Jusqu’à tout récemment, le diamant détenait le titre du matériau le plus dur connu sur la planète. Représentant une des trois formes cristallisées du carbone avec le graphite, et la lonsdaléite, la formation du diamant exige des pression et température très élevées afin que les atomes de carbone prennent la structure cristalline si caractéristique de la pierre précieuse. Ces conditions se retrouvent particulièrement aux endroits où la croûte terrestre est plus mince (proximité du magma) ou près des volcans, actifs ou éteints.
Cela étant dit, le diamant est désormais le deuxième matériau le plus dur, derrière un autre type de cristaux … de carbone! En effet, le Q-carbone, est un super-matériau qui pourrait être utile particulièrement afin de créer des structures de diamants à des pressions atmosphériques et des températures ambiantes. Ce Q-carbone a été mis au point par des chercheurs de l’université de Caroline du Nord, dont les résultats ont été publiés dans la revue Journal Of Applied Physics. Il se pourrait que cette innovation puisse annoncer une nouvelle révolution industrielle à venir.
« Le seul endroit où on peut présentement trouver des cristaux de Q-carbone dans le monde naturel serait dans le noyau de certaines plantes » indique Jay Narayan, principal auteur des recherches. Le Q-carbone est donc rare, plus que le diamant, mais il serait aussi plus solide et résistant que ce dernier, en plus d’être plus simple à fabriquer. Les chercheurs ont conçu le Q-carbone en laboratoire à l’aide d’une plaque de verre qu’ils ont recouverte de carbone amorphe, c’est-à-dire sans structure cristalline, contrairement au graphite et au diamant. Ensuite cette mince couche de carbone a été soumise à des impulsions laser de 200 nanosecondes, faisant monter sa température à 3 727 °C, avant d’être refroidie. Cette manipulation a été ensuite répétée avec le Q-carbone formé afin de créer des structures de diamant dans le carbone, une opération finalement assez peu coûteuse.
À l’inverse du diamant et du graphite, le Q-carbone brille lorsqu’il est exposé à de l’énergie, et ce même à de faibles niveaux. Le Q-carbone est également ferromagnétique (il réagit à la présence d’un aimant ou d’un champ magnétique). Selon Jay Narayan, ce super-matériau pourrait être utile dans le cadre de la création de nouvelles technologies d’affichage, mais aussi dans la création de microaiguilles de diamant ou de grands films de diamant, avec des applications dans l’administration de médicaments, dans des procédés industriels et pour la création de commutateurs à haute température et de puissants composés électroniques ».
Pour l’instant, le processus de fabrication ne permet que de réaliser de très fines couches de Q-Carbon, de l’ordre de 40 à 500 nanomètres d’épaisseur. Il faudra multiplier les expérimentations pour permettre de déboucher à une application concrète de ce super matériau.