Le Japon a rendu les diamants artificiels plus durs que les diamants

2021-08-17 14:58:30 Henry Wang 28

Mots-clés diamant, dureté|2020-07-20 10:11:49|Source numéro public Diamondcn

Résumé Des chercheurs de l'Université de Tsukuba au Japon ont utilisé des calculs informatiques pour concevoir un nouveau type de matériau à base de carbone plus dur que le diamant. L'inventeur l'a appelé « pentadiamant ». (Univ...

Des chercheurs de l'Université de Tsukuba au Japon ont utilisé des calculs informatiques pour concevoir un nouveau type de matériau à base de carbone qui est plus dur que le diamant. L'inventeur l'a appelé « pentadiamant ».

Japan made artificial diamonds harder than diamonds

(Université de Tsukuba)

Pendant longtemps, les gens ont cru que le diamant était le matériau le plus dur. Les atomes de carbone forment une variété d'allotropes, y compris le graphite et les nanotubes de carbone. Les propriétés mécaniques de divers matériaux, dont la dureté, dépendent principalement de la manière dont les atomes internes sont liés.

Dans les diamants ordinaires, chaque atome de carbone forme une liaison covalente avec quatre atomes adjacents. Les chimistes appellent cette structure hybride sp3. Nanotubes de carbone et certains autres matériaux à base de carbone, chaque atome de carbone forme trois liaisons, appelées hybrides sp2.

Des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont exploré la structure complexe de ces deux structures hybrides. "En raison du grand nombre de combinaisons et d'arrangements dans le réseau, les matériaux carbonés avec des atomes mixtes sp2 et sp3 ont une plus large gamme de formes." a déclaré Yasumaru Fujii, le premier auteur de l'étude.

Les chercheurs ont utilisé la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour calculer la structure atomique la plus stable et estimer sa dureté.

La chimie et la physique du solide utilisent largement la théorie de la fonctionnelle de la densité pour prédire la structure et les propriétés des matériaux. Cependant, il est souvent difficile de suivre l'état quantique de tous les électrons d'un échantillon, en particulier l'interaction entre eux. La théorie fonctionnelle de la densité utilise des simulations approximatives pour se concentrer sur la densité finale des électrons en orbite autour des atomes dans l'espace orbital. Cela simplifie le calcul, le rendant à la fois précis et une tâche que l'ordinateur peut accomplir.

Les chercheurs ont calculé que la dureté du "diamant pentagonal" est 1,4 fois celle des diamants ordinaires.

La co-chercheuse Mina Maruyama a déclaré: "Les diamants pentagonaux sont plus durs que les diamants ordinaires, mais leur densité est beaucoup plus faible, ce qui est similaire au graphite."

Les chercheurs disent que cette invention démontre le pouvoir d'utiliser des ordinateurs pour concevoir des matériaux à partir de zéro.

En plus des applications en taille industrielle, les chercheurs affirment que ce matériau peut également être utilisé pour des enclumes de diamant. Cet appareil utilise deux plans en diamant pour se serrer l'un l'autre afin de générer une pression extrêmement élevée et de simuler des conditions extrêmes pour la recherche. LOGO OF Z-LION Xiamen ZL diamond technology Co., ltd.