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HISTORIQUE DE DIAMANT SYNTHÉTIQUE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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La synthèse du diamant a commencé à attirer l'intérêt des scientifiques, quand Lavoisier et Tennant ont découvert que le diamant était une forme cristallisée du carbone. Parmi les nombreux chercheurs prétendant avoir réussi, les plus connus sont J.B. Hannay en 1880 et H. Moissan en 1894. Les expériences de J.B. Hannay ont consisté a chauffer au rouge de l'huile de paraffine en présence de lithium enfermée dans des tubes scellés. La plupart de ces tubes ont explosé ou fui, quelques uns ont résisté et les substances qu'ils renfermaient ont été identifiées comme étant du diamant. Ayant été conservés au British Museum de Londres, il a pu être prouvé par la suite que ces échantillons étaient bien du diamant. Toutefois, en 1959, K. Lonsdale émit l'hypothèse, grâce à la diffraction des Rayons X, que ces diamants pouvaient être d'origine naturelle. Cette hypothèse a ensuite été confirmée par A.T. Collins en 1975 à l'aide de la cathodoluminescence. De plus, il a pu démontrer que les différentes cristaux de ces échantillons n'avaient pas toutes la même origine. Les expériences de H. Moissan avaient pour principe une augmentation de volume lors de la solidification de certains matériaux pour permettre d'atteindre des pressions élevées. Pour cela, il adjoint de la fonte (parfois de l'argent) au carbone et le porta à des hautes températures, les précipités de cet élément, formés et comprimés lors d'un brusque refroidissement, devraient conduire à la formation de diamant. Les particules obtenues après dissolution de la fonte dans des acides, ne flottant pas sur l'iodure de méthylène de densité 3,4 g/cm3 (égale à celle du diamant), ont été considérées comme étant du diamant. Malheureusement, ces échantillons n'ont pas été conservés et n'ont donc jamais pu être authentifiés. Ce n'est qu'en 1955 que la réussite de la synthèse de diamant a été reportée sans ambiguité avec le dépôt d'un brevet par la compagnie américaine General Electric. Cette synthèse s'effectue dans les conditions de stabilité de la phase diamant sous des pressions statiques de 15 GPa et des températures de l'ordre de 1500 oC. Cette transformation se fait en présence de plusieurs catalyseurs, tels que le fer ou le nickel, qui jouent le rôle de solvant pour le carbone. Celui-ci diffuse et précipite ensuite sous la forme diamant dans une zone de plus faible pression ou lors d'une légère détente. Ce procédé, qui au départ ne permettait que de réaliser des poudres contenant une quantité importante d'impuretés, a été affiné par la suite notamment dans le choix des catalyseurs, le contrôle précis des champs de pression et de température et la géométrie de compression. Ces techniques, regrouppées sous le terme générique HPHT, permettent de nos jours la réalisation de cristaux de taille macroscopique avec une bonne pureté. Ce terme regroupe également des techniques de compression par ondes de chocs à l'aide d'explosions qui ont également permis la réalisation de composés diamantés. Cette dernière technique permet également l'élaboration de clusters de lonsdaléite et de chaoïte. La possibilité de former du diamant dans des conditions métastable a été émise pour la première fois en 1911 par W. Von Bolton. Ce n'est cependant qu'en 1956 que la synthèse du diamant dans de telles conditions a été reportée par W.G. Eversole. Cette méthode avait pour principe le dépôt chimique en phase vapeur assisté thermiquement à partir d'hydrocarbures alterné par des séances de gravure dans de l'hydrogène pour éliminer périodiquement le co-dépôt de graphite. Ces essais étaient effectués sur poudre de diamant avec une température de surface d'environ 1000 oC. |
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