Des chercheurs créent un verre plus dur que le diamant

Contrairement aux matériaux cristallins, où les atomes sont disposés de manière ordonnée, les matériaux amorphes ne présentent généralement pas une dureté ni une résistance exceptionnelle. Le plastique et le verre se cassent facilement et sont relativement mous. Le diamant, à l’inverse, est l’un des matériaux les plus durs connus. Sur l’échelle de Vickers, sa dureté se situe entre 56 et 62 GPa (gigapascal). Un record battu à plate couture par le nouveau matériau mis au point par une équipe de chercheurs chinois de l’université de Yanshan, qui ont synthétisé une forme de carbone baptisée AM-III qui atteint une dureté de… 113 GPa. « Le AM-III est tout simplement le matériau amorphe le plus dur jamais conçu », se félicitent Zhisheng Zhao et ses collègues dans une étude parue dans la revue National Science Review.

Une bouillie de fullerènes

Les chercheurs ont expérimenté plusieurs configurations des atomes de carbone et se sont finalement tournés vers les fullerènes, un arrangement de 60 atomes de carbone reliés entre eux dans un arrangement hexagonal, comme dans les feuillets de graphite. Mais à la différence de ce dernier, les atomes contiennent également des anneaux pentagonaux ou heptagonaux, ce qui empêche la structure d’être plate. De ce fait, les fullerènes présentent une forme en tube ou en ballon. Ces fullerènes ont été soumis à une chaleur et une pression croissante, ce qui les a « écrasés » et fait se mélanger ensemble, jusqu’à obtenir un matériau aux caractéristiques désirées.

L’image montre les rayures à la surface d’un diamant infligées par un morceau d’AM-III d'un millimètre de diamètre. © S. Zhang et al., National Science Review, 2021
L’image montre les rayures à la surface d’un diamant infligées par un morceau d’AM-III d'un millimètre de diamètre. © S. Zhang et al., National Science Review, 2021

Des futurs panneaux solaires ultrarésistants ?

Non seulement l’AM-III présente une dureté supérieure à celle du diamant, mais contrairement à ce dernier qui est un très mauvais conducteur, il possède des propriétés semi-conductrices, avec une plage de bande passante allant de 1,5 à 2,2 eV, similaire à...

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