Ce nitrure de carbone est presque aussi dur que le diamant
Dominique Laniel et al.
Un matériau insaisissable que les scientifiques voulaient fabriquer depuis des décennies a finalement été synthétisé sous une chaleur et une pression énormes – et il est presque aussi dur que le diamant. Il pourrait potentiellement être utilisé dans des outils de coupe, des capteurs et même comme explosif.
En 1989, des chercheurs ont émis l’hypothèse qu’un matériau composé de carbone et d’azote serait moins compressible et plus résistant au cisaillement que même le diamant, le matériau le plus dur connu. Mais les efforts pour y parvenir ont échoué.
Maintenant, Dominique Laniel à l’Université d’Édimbourg, au Royaume-Uni, et ses collègues ont créé de minuscules échantillons de ce matériau, un type de nitrure de carbone. Pour ce faire, ils ont comprimé le carbone et l’azote entre des pointes de diamant à une pression 700 000 fois supérieure à la pression atmosphérique et les ont chauffés à 3 000°C avec des lasers.
Le diamant a une dureté d’environ 90 gigapascals et le deuxième matériau connu le plus dur, le nitrure de bore cubique, a un score compris entre 50 et 55 GPa. Laniel dit que le nouveau matériau obtient entre 78 et 86 GPa, selon la structure cristalline qui se forme.
L’estimation de l’ouvrage de 1989 L’hypothèse selon laquelle la dureté de la substance dépasserait celle du diamant a maintenant été renversée, et on pense désormais qu’aucun matériau ne peut surpasser cela.
« Il y a un énorme fossé entre le diamant et le [previous] deuxième meilleur. Nous commençons donc à combler cette lacune », déclare Laniel. Il dit que le nouveau matériau est appelé nitrure de carbone même s’il existe des matériaux existants constitués de ces deux éléments qui sont très différents, et qu’un nom plus précis chimiquement serait « un peu une bouchée », de sorte que les chercheurs sont ouverts aux suggestions.
Les échantillons ne mesurent que 5 micromètres de diamètre et 3 micromètres de profondeur, et la production à grande échelle pourrait être difficile. L’utilisation de diamants plus gros pour comprimer les échantillons permettrait théoriquement de fabriquer des morceaux de matériau plus gros, mais une compression encore plus forte serait nécessaire pour les former.
Cela rendrait le nitrure de carbone beaucoup plus cher à l’achat que le diamant. Mais Laniel affirme que le matériau présente des avantages que le diamant n’a pas, comme la génération d’un signal électrique sous pression, ce qui pourrait le rendre utile dans les capteurs. Sa haute densité énergétique pourrait également en faire un explosif puissant et moins toxique pour l’environnement que les alternatives actuelles, explique Laniel.
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