Diamant synthétique
Un diamant synthétique est produit en utilisant différentes techniques physiques et chimiques, visant à reproduire la structure des diamants naturels.
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Diamant - Élément natif - Minéral
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- , une société américaine annoncé la production de diamants synthétiques employant des techniques de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).... (source : couleur-diamants)
- La fabrication du diamant synthétique était la suite d'une pénurie alarmante... Les deux techniques sont onéreuses et la différence de prix avec le diamant... (source : kgso-ceja)
- Il y a deux méthodes principales pour produire le diamant synthétique. La méthode originale est à hautes... (source : worldlingo)
Un diamant synthétique (aussi nommé diamant de synthèse ou diamant de culture) est produit en utilisant différentes techniques physiques et chimiques, visant à reproduire la structure des diamants naturels.
Les diamants synthétiques sont en janvier 2006 vendus à des prix de 10% à 50% inférieurs à ceux des diamants naturels. Leur production annuelle atteignait 3 milliards de carats (600 tonnes) et un montant d'un milliard de dollars, à comparer aux 130 millions de carats (26 tonnes) de l'extraction minière.
Histoire
Les joaillers préfèrent vendre un produit de luxe, par conséquent rare. Ce n'est par conséquent pas dans leur intérêts d'accroître la quantité disponible, ils ont fait de gros efforts pour éviter que les pierres de synthèse s'implantent sur le marché. Par contre, l'industrie apprécie les matériaux durs, comme le diamant (le carbure de silicium, le carbure de tungstène, etc. ). La synthèse de diamant fut l'une des voies explorées dans cette recherche de matériaux durs.
Avec la découverte par Smithson Tennant en 1797 que le diamant est une forme cristalline du carbone s'ouvre la voie de la synthétisation de ce matériau. Il faut attendre légèrement moins d'un siècle pour que les premières expériences sérieuses débutent avec James Ballantyne Hannay en 1880 et Henri Moissan en 1893. L'expérience de Moissan ne semble pas avoir été concluante, ce dernier n'ayant obtenu que de la moissanite, c'est à dire du carbure de silicium. Celle de Hannay est plus controversée, car il a été impossible de reproduire ses résultats. Plusieurs autres expériences ont lieu et uniquement deux autres pourraient avoir été un succès. Celle de Otto Ruff en 1917 et celle de Willard Hersey en 1926 [1]. Ces expériences ne sont que des débuts hésitants de la synthèse du diamant, la première véritable synthèse a lieu dans les années 1950.
L'histoire ne reprend par conséquent que le 16 février 1953 à Stockholm en Suède, lors du projet QUINTUS de l'entreprise d'électricité ASEA. La technique, conçue par Baltzar von Platen et le jeune ingénieur Anders Kämpe, sera gardée secrète. Un an plus tard, General Electric répète l'opération et publie ses résultats dans le magazine Nature. C'est à cette date qu'est officiellement reconnue la création du premier diamant synthétique.
A la fin des années 1950, De Beers mais aussi les Russes et les Chinois débutèrent la fabrication de diamants synthétique pour l'industrie. Cela eu pour conséquence de faire chuter la valeur des diamants naturels conçus pour l'industrie.
La première véritable utilisation des diamants de synthèse en joaillerie commence vers le milieu des années 1990. En janvier 2006, essentiellement deux entreprises se partagent le secteur :
- Gemesis (basée à Sarasota en Floride)
- Apollo Diamonds (basée à Boston dans le Massachusetts)
Gemesis a été créée par Carter Clarke, après sa découverte des installations russes durant l'été 1995. Depuis, Gemesis perfectionne la technique High pressure, high temperature (HPHT), qui a été développée en Russie. Apollo Diamonds pour sa part utilise la technique Chemical vapor deposition (CVD), découverte par son fondateur, Robert Linares, en 1996.
Techniques
High pressure, high temperature
La technique HPHT (en français Haute pression, haute température) consiste à faire un mélange de carbone (sous une forme abondante) et de métaux de transition (qui feront office de solvants) ainsi qu'à soumettre le tout à une très haute pression (environ 58 000 atmosphères) et température (environ 1 400 °C). La formation du diamant se fait alors par germination et croissance. Dans la méthode du gradient de température, un germe de diamant est inséré dans le réacteur avant la réaction.
Cette technique ne produit pour le moment que des diamants de couleurs (jaune, orange, rose et bleu), qui ne sont pas purs.
Plusieurs entreprises, comme LifeGem ou Algordanza, utilisent cette technique pour réaliser des diamants composés du carbone issus des cendres de la crémation.
Chemical vapor deposition
La technique CVD (en français Dépôt chimique en phase vapeur) créait des couches de diamant. La méthode est de placer une couche de silice ou de diamant dans une chambre où règne une pression d'un dixième d'atmosphère. De l'hydrogène et du méthane sont alors injectés et chauffés par des micro-ondes. Les deux gaz se transforment en plasma et "tombent" sur le substrat, formant une couche de diamant qui croît avec le temps (environ 0, 5 mm par jour), dans laquelle seront taillés des petits diamants. Les couches peuvent aussi servir telles quelles pour l'industrie.
Cette technique produit des diamants énormément plus purs que ceux qui sont obtenus avec la HPHT.
Tequila
Une autre technique permet d'appliquer une fine pellicule de diamants de synthèses sur un matériau pour le rendre plus résistant à l'usure. Cette technique utilise une solution composée de 40 % d'éthanol et 60 % d'eau. Cette solution est vaporisée et le gaz résultant chauffé à 800 °C pour les molécules carbonées, donnant la possibilité d'alors la formation de diamants de tailles comprises entre 100 et 400 nm [2].
La tequila (la boisson nationale mexicaine) étant composé en même proportion d'éthanol et eau, les trois chercheurs mexicains à l'origine de cette découverte ont ensuite démontré que l'utilisation de tequila blanche est envisageable, malgré les impuretés. Cette méthode bon marché semble offrir des perspectives intéressantes [2].
Différence avec les diamants naturels
Actuellement (janvier 2006), il est assez complexe de faire la différence entre un diamant synthétique et naturel[réf. nécessaire]. Les diamants synthétiques restent de petite taille et ne peuvent sans doute pas concurrencer le plus gros diamant brut du monde, le Cullinan, qui pèse 3 106 carats, soit 621 grammes.
Le géant du diamant naturel De Beers, développe plusieurs techniques pour détecter ces nouveaux diamants. Une de ces techniques est de détecter la forme de croissance du diamant, qui n'est pas la même que dans la nature. Ainsi, les diamants obtenus par la méthode HPHT créent des secteurs de croissances en forme de cubes. Certaines formes d'impuretés ne sont aussi pas présentes dans la nature.
La méthode CVD par contre, produit des diamants plus difficilement différentiables des diamants naturels, car étant particulièrement purs, les impuretés et les zones de croissance cubique sont moins distinguables. Cependant, la pureté quasi idéale des diamants produits par la méthode CVD peut être un indice, induisant ainsi de la méfiance quant à l'origine du diamant.
Appellation en France
En France, l'usage commercial pour de tels diamants oblige les vendeurs à utiliser le terme "synthétique", de façon à ne pas tromper le client.
Voici un extrait du décret 2002-65 [3] du 14 janvier 2002 relatif au commerce des pierres gemmes et des perles :
«Art. 4 : Les qualificatifs suivants complètent respectivement l'expression des matières et produits mentionnés ci-dessous :
(... )
L'emploi des termes : "élevé", "cultivé", "de culture", "vrai", "précieux", "fin", "véritable", "naturel" est interdit pour désigner les produits énumérés au présent Article. (... )»
- "synthétique" pour les pierres qui sont des produits cristallisés ou recristallisés dont la fabrication génèrée complètement ou partiellement par l'homme a été obtenue par divers procédés, quels qu'ils soient, et dont les propriétés physiques, chimiques et dont la structure cristalline correspond pour la majeure partie à celles des pierres naturelles qu'elles copient;
(... )
Références
- (fr) Jean-Claude Michel, «Les diamants synthétiques ou de culture», BRGM, janvier 2008. Consulté le 8 septembre 2008
- (fr) Laurent Sacco, «Une recette pour fabriquer des diamants... avec de la tequila», Futura-Sciences, 10 novembre 2008. Mis en ligne le 10 novembre 2008, consulté le 12 novembre 2008
- (fr) Décret français n° 2002-65 du 14 janvier 2002 relatif au commerce des pierres gemmes et des perles
Voir aussi
- Diamant
- Gemme
- L'Étoile du sud, roman de Jules Verne mettant en scène un chimiste cherchant à réaliser un diamant de synthèse
Source de l'article
- Des diamants plus vrais que nature, de Sylvie Rouat, Sciences et Avenir de janvier 2006
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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
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