0,30 ct. Diamant de laboratoire - D - VVS2

Le diamant cultivé en laboratoire est également appelé diamant synthétique, diamant cultivé en laboratoire, diamant cultivé ou diamant cultivé.

Le diamant produit en laboratoire est un diamant fabriqué en laboratoire par l'homme. Il possède les mêmes caractéristiques physiques et chimiques qu'un diamant naturel : composition, dureté, brillance, éclat, etc. Il ne s'agit donc pas d'un faux diamant mais d'un diamant qui n'est pas naturel.

Un bref historique

C'est en 1954 que General Electric, plus précisément Tracy Hall, publie ses recherches et ses résultats dans le magazine Nature. C'est alors que la création du premier diamant de laboratoire a été officiellement reconnue.

La première véritable utilisation de diamants de laboratoire en joaillerie (qualité gemme) a commencé au milieu des années 1990. Mais ce n'est qu'à la fin des années 2010 que ces pierres synthétiques ont commencé à gagner du terrain en joaillerie.

Propriétés

Les diamants, lorsqu'ils atteignent un certain degré de pureté, présentent des propriétés mécaniques, optiques, thermiques et électroniques exceptionnelles. Les diamants produits en laboratoire peuvent être "traités" artificiellement avec du bore, du phosphore ou de l'azote. L'introduction de défauts dans la structure cristalline (par exemple, la formation d'un nouveau cristal) peut être utilisée pour modifier les propriétés électroniques du matériau. L'introduction de défauts dans la structure cristalline (centres azote-lacune ou NVs, par exemple) est également utilisée en physique quantique.

Un diamant peut être monocristallin ou polycristallin, c'est-à-dire composé de nombreux petits cristaux. Les gros diamants monocristallins et transparents sont souvent utilisés en joaillerie.

Dureté

Le diamant synthétique est le matériau le plus dur connu. La dureté est définie comme la résistance aux rayures et est classée de 1 (le plus tendre) à 10 (le plus dur) sur l'échelle de Mohs de la dureté des minéraux.

La dureté d'un diamant synthétique dépend de sa pureté, de la perfection du cristal et de son orientation : la dureté est plus élevée pour les cristaux purs et sans défaut.

impurities and inclusions

Chaque diamant contient des atomes autres que le carbone dans des concentrations détectables par les méthodes analytiques. Ces atomes peuvent être regroupés en phases macroscopiques appelées inclusions. Les impuretés sont généralement évitées, mais peuvent être incorporées, comme moyen de contrôler certaines propriétés du diamant.

Par exemple, un diamant pur est un isolant électrique, mais un diamant additionné de bore est un conducteur, et dans certains cas un supraconducteur.

Technique de synthèse

La technique HPHT (High Pressure, High Temperature) consiste à mélanger du carbone (sous forme abondante) et des métaux de transition (qui joueront le rôle de catalyseurs) et à soumettre le tout à une pression (environ 58 000 atmosphères) et une température (environ 1400 °C) très élevées. Le diamant se forme alors par germination et croissance. Dans la méthode du gradient de température, une graine de diamant est introduite dans le réacteur avant la réaction.

La technique CVD (Chemical Vapor Deposition ; en français dépôt chimique en phase vapeur) consiste à faire croître le diamant par couches successives. La méthode consiste à placer une couche de diamant (substrat ou seed) dans une chambre dont la pression est d'un dixième d'atmosphère. De l'hydrogène et du méthane (gaz précurseurs) et le tout est ionisé avec une micro-onde (fréquence 2,45 GHz). Un plasma et les espèces résultantes (ions, radicaux, etc. provenant des gaz initialement injectés) sont adsorbés sur le substrat. La formation d'une couche de diamant qui croît avec le temps a lieu après diffusion et réaction de surface des espèces réactives.

Différence avec les diamants naturels

Différencier les diamants synthétiques des diamants naturels est difficile et peut nécessiter un équipement spécial.

Le géant du diamant naturel De Beers développe plusieurs techniques pour détecter ces nouveaux diamants. L'une de ces techniques consiste à détecter la forme de croissance du diamant, qui n'est pas la même que dans la nature. Par exemple, les diamants obtenus par la méthode HPHT créent des secteurs de croissance en forme de cube. Certaines formes d'impuretés ne sont pas non plus présentes dans la nature.

La méthode CVD, en revanche, produit des diamants plus difficiles à différencier des diamants naturels, car ils sont très purs et les impuretés et les zones de croissance cubique sont moins discernables.

Certification

Un diamant synthétique est évalué selon quatre critères, exactement les mêmes que pour un diamant naturel : les 4 C : Carat (le poids du diamant), Color (la couleur du diamant), Clarity (la pureté du diamant), et Cut (la taille du diamant). ).

Les principaux laboratoires de gemmologie qui délivrent des certificats pour les diamants naturels délivrent également des certificats pour les diamants synthétiques, en utilisant exactement les mêmes critères pour définir leurs caractéristiques. La seule différence entre les deux certificats est que l'un indique "diamant naturel" et l'autre "diamant produit en laboratoire".