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Le diamant est un minéralminéral transparent composé de cristaux de carbone pur. Cette pierre précieuse est connue pour être le minéral le plus dur qui soit.

C'est seulement à la fin du XVIIIe siècle que le diamant fut identifié comme une forme cristalline du carbone par Lavoisier et Tennant. Dès lors, les chimistes ont cherché à le synthétiser. Ils n'y sont parvenus qu'au milieu du XXe siècle.

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Les diamants, rares et envoûtants

On sait aujourd'hui que, dans le diamant, chaque atome est relié à quatre atomes voisins disposés au sommet d'un tétraèdre régulier. Ces liaisons chimiques entre atomes (liaisons covalentesliaisons covalentes) sont fortes et caractérisées par une distance interatomique de seulement 0,136 nm. Cette symétrie tétraédrique signe un solide dense et anisotrope.

Le diamant est la forme stable du carbone à température et pression élevées alors que le graphite est la forme stable du carbone à température et pression ordinaires. On note ici leurs différences de structures (diamant à gauche, graphite à droite). © Itub, Wikipédia, CC by-sa 3.0

Le diamant est la forme stable du carbone à température et pression élevées alors que le graphite est la forme stable du carbone à température et pression ordinaires. On note ici leurs différences de structures (diamant à gauche, graphite à droite). © Itub, Wikipédia, CC by-sa 3.0

Le diamant naturel

Le diamant se forme naturellement à partir de carbonecarbone présent dans les profondeurs de la TerreTerre. La plupart des diamants cristallisent à des profondeurs comprises entre 150 et 200 kilomètres, mais il peut s'en former plus profondément. Pour que le carbone s'arrange en diamant, il faut des conditions de température et de pressionpression particulièrement élevées : entre 1.000 et 1.500 °C et entre 4,5 et 6 GPa.

Selon les estimations des chercheurs, les diamants se seraient formés il y a plus de 2,5 milliards d'années. Ils sont généralement inclus dans une lavelave rare, la kimberlitekimberlite.

Ce diamant synthétique a été fabriqué grâce à la méthode de dépôt chimique en phase vapeur. © Steve Jurvetson, Wikipédia, CC by 2.0

Ce diamant synthétique a été fabriqué grâce à la méthode de dépôt chimique en phase vapeur. © Steve Jurvetson, Wikipédia, CC by 2.0

Le diamant de synthèse

Compte tenu à la fois de la rareté de la pierre et de sa duretédureté extrême, les scientifiques ont cherché à la synthétiser. Objectif : exploiter ses propriétés pour des applications industrielles telles que la découpe, le broyage, le polissage ou encore la gravuregravure. Plus récemment, le diamant a fait son entrée dans le monde des biotechnologiesbiotechnologies (imagerie médicale, mesure de température, etc.).

Plusieurs techniques sont aujourd'hui employées pour synthétiser du diamant :

  • La technique « haute pression, haute température ». À la base, un mélange de carbone et de métauxmétaux de transition sert de catalyseurscatalyseurs à la réaction.
  • La technique de « dépôt chimique en phase vapeur ». Elle permet de créer le diamant par couches successives.