Un rêve vieux de deux décennies Des scientifiques japonais créent un moyen unique de fabriquer des diamants à partir de molécules organiques à l’aide d’un faisceau d’électrons

Une équipe de chercheurs de l’université de Tokyo a transformé un composé organique en nanodiamants à l’aide d’un faisceau d’électrons à basse pression. Il s’agit d’une première, qui ouvre de nouvelles perspectives dans les domaines de la nanochimie et de l’informatique quantique.

De l’adamantane aux nanomatériaux parfaits

Le professeur Eiichi Nakamura, chef de l’équipe de recherche, a annoncé que l’expérience était basée sur l’adamantane (C10H16), une molécule organique dont la structure tétraédrique du carbone ressemble beaucoup au réseau cristallin des diamants.
Contrairement aux méthodes traditionnelles qui nécessitent d’énormes pressions et des températures supérieures à des milliers de kelvins pour produire des diamants, les chercheurs ont utilisé un faisceau d’électrons à énergie contrôlée de 80-200 keV dans un environnement à basse température (100-296 K), à l’intérieur d’un microscope électronique à transmission (MET) qui leur a permis d’observer la réaction au niveau atomique en temps réel.

Une interaction précise et une transformation étonnante

Au cours de l’expérience, les scientifiques ont observé que les molécules d’adamantane commençaient à se transformer progressivement en oligomères, puis en nanomatériaux sphériques d’un diamètre de seulement 10 nanomètres. L’émission d’hydrogène gazeux a également été observée, confirmant que les liaisons C-H ont été supprimées et remplacées par les liaisons C-C stables qui forment la structure du diamant.

Le professeur Nakamura, qui a consacré plus de 30 ans à la recherche en chimie et 15 ans à l’informatique quantique, a déclaré :

« On a longtemps pensé que les électrons détruisaient les molécules organiques, mais nos résultats montrent qu’ils peuvent être canalisés pour déclencher des réactions subtiles qui conduisent à la construction de matériaux entièrement nouveaux ».

Ajouté :

« Je voulais voir ces interactions de mes propres yeux, et pas seulement à travers des modèles informatiques, et l’expérience a prouvé que les matériaux organiques peuvent résister au rayonnement électronique s’ils sont correctement préparés ».

Nouvelles frontières de la nanochimie et de la physique

L’impact de cette découverte dépasse l’industrie du diamant et s’étend à des applications plus larges dans le domaine des technologies de pointe, notamment :

• Développement des techniques de lithographie microélectronique.
• Optimisation des outils de microscopie électronique et ingénierie des surfaces.
• Conception de points quantiques anormaux utilisés pour construire les futurs ordinateurs et capteurs quantiques.

La découverte confirme également les hypothèses antérieures selon lesquelles les diamants présents dans les météorites ou les roches sédimentaires imprégnées d’uranium pourraient être formés par le rayonnement de particules de haute énergie dans l’espace.

Du rêve à la réalité

Ce succès est le fruit de deux décennies de travail et d’expérimentation et confirme la capacité de la science à remodeler les concepts de la chimie physique. Les chercheurs estiment que cette nouvelle méthode ouvre la voie à la production de matériaux superdurs de manière propre et stable, sans nécessiter une pression et une chaleur énormes.