Des chercheurs chinois synthétisent du diamant hexagonal pur (lonsdaléite), confirmant sa dureté supérieure au diamant classique

Un collectif de chercheurs chinois, placé sous la direction du physicien Chunxing Shan de l’Université de Zhengzhou, a franchi une étape historique dans la science des matériaux en synthétisant des échantillons massifs et d'une pureté exceptionnelle de diamant hexagonal, plus connu sous le nom de lonsdaléite. Cette avancée majeure, détaillée dans une publication scientifique datée de mars 2026, représente l'aboutissement de décennies de recherches intensives visant à percer les mystères de cet allotrope rare du carbone et à confirmer ses propriétés physiques uniques.

Pour obtenir ces spécimens millimétriques de diamant hexagonal (DH) pur, l'équipe scientifique a soumis du graphite hautement ordonné à des conditions de pression et de température extrêmes pendant une durée continue de dix heures. Le protocole expérimental a nécessité une pression colossale de 20 gigapascals, soit l'équivalent de 200 000 fois la pression atmosphérique terrestre, couplée à des températures oscillant entre 1 300 et 1 900 degrés Celsius. Les chercheurs ont observé qu'au-delà de ces seuils de température et de pression, le matériau subissait une transformation irréversible pour redevenir du diamant cubique, offrant ainsi des données précieuses sur les transitions de phase complexes du carbone.

Les tests de laboratoire ont apporté une preuve irréfutable de la supériorité physique de ce nouveau matériau : la dureté Vickers de la lonsdaléite synthétisée a été mesurée à environ 114 GPa, surpassant nettement celle du diamant cubique naturel qui s'établit à environ 110 GPa. Ces résultats empiriques valident enfin les modèles théoriques qui prédisaient qu'une structure hexagonale pure pourrait être jusqu'à 58 % plus dure que le diamant classique. Cette prouesse, réalisée en collaboration avec des experts de l’Université de Jilin et de l’Université Sun Yat-sen, clôt un débat scientifique de longue date sur la nature réelle de la lonsdaléite, prouvant qu'il s'agit d'un minéral unique et non d'une simple forme défectueuse du diamant cubique.

Historiquement, la lonsdaléite doit son nom à la célèbre cristallographe Kathleen Lonsdale. Bien que ce minéral ait été identifié pour la première fois en 1967 au sein de météorites telles que celle de « Canyon Diablo », sa pureté a toujours été sujette à caution en raison de la présence systématique d'impuretés de graphite et de diamant cubique dans les échantillons naturels. Sur le plan structurel, la lonsdaléite se distingue par un réseau hexagonal (type 2H, avec une séquence de couches ABAB), contrairement à la structure cubique à trois couches (3C) du diamant ordinaire. Alors que les tentatives précédentes de synthèse à des pressions inférieures, comprises entre 7 et 13 GPa, ne produisaient que des couches microscopiques de quelques angströms, l'équipe de Chunxing Shan a réussi à produire des cristaux de taille millimétrique, une dimension indispensable pour effectuer des mesures physiques précises.

Les retombées technologiques de cette découverte sont considérables et immédiates. La dureté exceptionnelle confirmée, alliée à une résistance accrue à l'oxydation, ouvre la voie à des applications industrielles révolutionnaires pour la lonsdaléite. Ce matériau pourrait transformer radicalement la fabrication de revêtements abrasifs ultra-durables, d'outils de coupe et de forage de nouvelle génération, ainsi que le développement de systèmes de dissipation thermique pour l'électronique de haute performance. Les futurs travaux des chercheurs se concentreront désormais sur l'optimisation des processus de production à grande échelle afin de rendre ce matériau super-dur accessible au secteur industriel mondial.

L'importance de cette réussite réside également dans la maîtrise des transitions de phase à l'échelle macroscopique. En stabilisant la structure hexagonale sur des volumes exploitables, les scientifiques chinois ont non seulement confirmé une théorie physique, mais ont aussi posé les jalons d'une nouvelle ère dans l'ingénierie des cristaux synthétiques. La capacité à manipuler le carbone sous des pressions aussi extrêmes témoigne de l'excellence technique atteinte par les laboratoires de Zhengzhou, Jilin et Sun Yat-sen, plaçant la Chine à l'avant-garde de la recherche mondiale sur les matériaux ultra-durs et les nouvelles frontières de la physique du solide.