La météorite de Diablo Canyon pourrait améliorer la conception des composants électriques

Les scientifiques ont découvert une petite structure fascinante et complexe jamais vue auparavant en examinant les diamants d’une ancienne météorite.

Selon les chercheurs, la structure, une forme imbriquée de graphite et de diamant, possède des propriétés spéciales qui pourraient un jour être utilisées pour accélérer la charge ou créer de nouveaux types d’électronique.

La météorite “Diablo Canyon”, comme on l’appelle, a frappé la Terre il y a environ 50 000 ans et a été découverte pour la première fois en 1891 en Arizona. Cette météorite est composée de ~90% kamacite~1-4 % taeniteet jusqu’à 8,5% troïlitenodules de graphite (FeS & C). La masse originale est estimée à 100 pieds de large et environ 60 000 tonnes.

On pense que les étranges structures de diamant se sont formées au cours de cet événement et ont été piégées dans la météorite.

Cette météorite contient des diamants, mais pas les variétés habituelles. La plupart des diamants se forment à près de 150 miles sous la surface de la Terre, où les températures peuvent atteindre plus de 2 000 degrés Fahrenheit (1 093 degrés Celsius). La température et la pression à cette profondeur amènent les atomes de carbone à s’organiser en formes cubiques.

En revanche, les diamants trouvés dans la météorite “Canyon Diablo” ont une structure cristalline hexagonale et sont connus sous le nom de lonsdaleite (du nom de la cristallographe britannique Dame Kathleen Lonsdale, la première femme professeur à l’University College London). Ces types de cristaux, a-t-on découvert, ne peuvent se former qu’à des pressions et des températures incroyablement élevées.

Les scientifiques ont reproduit des structures similaires, mais elles ne se trouvent généralement que dans les météorites

Des scientifiques ont créé avec succès lonsdaleite dans un laboratoire – utilisant de la poudre à canon et de l’air comprimé pour propulser des disques de graphite contre un mur à 24 100 km/h – lonsdaleite ne se forme généralement que lorsque des astéroïdes frappent la Terre à des vitesses extrêmement élevées.

En ce qui concerne les diamants de la météorite “Diablo Canyon”, les scientifiques ont remarqué un phénomène inhabituel lors de l’analyse des lonsdaleite dans la météorite. Par exemple, ils ont découvert des croissances d’une autre substance à base de carbone appelée graphène interagissant avec le diamant au lieu des formations hexagonales pures auxquelles ils s’attendaient.

Ces excroissances, appelées diaphites, donnant l’apparence d’un motif en couches particulièrement fascinant dans la météorite. Les “erreurs de pile” entre ces couches indiquent que les couches ne sont pas exactement alignées, ont déclaré les chercheurs.

La découverte de diaphites en météorite lonsdaleite soulève la possibilité que cette ressource soit largement accessible parce qu’elle peut être trouvée dans d’autres matériaux carbonés, selon les découvertes des chercheurs. La découverte améliore également la compréhension des chercheurs des températures et des pressions nécessaires pour construire la structure.

Le graphène est constitué d’une feuille de carbone d’une épaisseur d’un atome, disposée en hexagones. Le matériau a de nombreuses applications potentielles, même si les recherches sur celui-ci en sont encore à leurs balbutiements.

Il pourrait un jour être utilisé pour des traitements médicaux plus précis, des appareils électroniques plus petits avec des vitesses de charge ultra-rapides, ou une technologie plus rapide et plus flexible, selon les chercheurs, car il est aussi léger qu’une plume et solide comme un diamant, transparent et hautement conducteur et 1 million de fois plus fin qu’un cheveu humain.

La surface extérieure de la météorite. La source: Geoffrey Notkin/Wikimedia Commons

Parce que cette croissance de graphène a été trouvée dans les météorites, les chercheurs peuvent désormais en savoir plus sur leur formation et donc sur la façon de les fabriquer en laboratoire.

“Grâce à la croissance contrôlée des couches des structures, il devrait être possible de concevoir des matériaux à la fois ultra-durs et ductiles, ainsi que des propriétés électroniques accordables d’un conducteur à un isolant”, a déclaré Christoph Salzmann, chimiste à l’University College de Londres et co-auteur. d’un article décrivant la recherche, dit dans le communiqué.

Les nouvelles structures étranges ont été décrites le 22 juillet 2022 dans le journal Actes de l’Académie nationale des sciences.

Résumé de l’étude :

“Les études de matériaux carbonés denses formés par impacts de bolides ou produits par compression en laboratoire fournissent des informations importantes sur le comportement à haute pression du carbone et pour identifier et concevoir des structures uniques pour des applications technologiques. Cependant, un obstacle majeur à l’étude et à la conception de ces matériaux est un compréhension incomplète de leurs structures fondamentales. Nous rapportons ici la remarquable diversité structurale des cubiques/hexagonaux (c/h) diamant empilé et leur association avec des nanocomposites diamant-graphite contenant sp. contenir3-/sp2– des motifs de liaison, c’est-à-dire des diaphites, de matériaux carbonés durs formés par l’impact de choc du graphite dans la météorite de fer Canyon Diablo. Nous montrons des preuves d’une gamme de types d’intercroissance et de nanostructures avec des distances de graphène inhabituellement courtes (0,31 nm) et montrons que des bandes Raman précédemment négligées ou mal interprétées peuvent être associées à des structures diaphites. Notre étude fournit une compréhension structurelle du matériau connu sous le nom de lonsdaleite, précédemment décrit comme un diamant hexagonal, et étend cette compréhension à d’autres phases de carbone ultra-dur naturelles et synthétiques. Les architectures de carbone tridimensionnelles uniques trouvées dans les échantillons formés par choc peuvent limiter les conditions de pression-température rencontrées lors d’une collision et offrir des opportunités exceptionnelles pour développer les propriétés des matériaux nanocomposites de carbone et des assemblages de phases.

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