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Le secret du carbone carbonifère : pourquoi est-il appelé carbone amorphe
Dans la nature, le carbone se présente sous de nombreuses formes, notamment le graphite et le diamant. Cependant, de nombreuses personnes ne connaissent peut-être pas le concept de carbone amorphe. Le carbone amorphe n’est pas en réalité une substance spécifique, mais un type de matériau carboné présentant des caractéristiques communes. Sa principale caractéristique est qu’il n’a pas de structure cristalline.
Le carbone amorphe est simplement du carbone libre et réactif qui n'a pas de structure cristalline.
Composition chimique du charbon
En minéralogie, le nom carbone amorphe est principalement utilisé pour décrire le charbon, le carbone dérivé du carbure et d'autres formes de carbone impures qui ne sont pas du graphite ou du diamant. Cristallographiquement, ces matériaux ne sont en réalité pas complètement amorphes, mais sont plutôt constitués de matériaux polycristallins de graphite ou de diamant disposés dans une matrice de carbone amorphe.
Applications à la science moderne
Avec le développement des technologies modernes de dépôt et de croissance de couches minces dans la seconde moitié du 20e siècle, telles que le dépôt chimique en phase vapeur, le dépôt par pulvérisation cathodique et le dépôt par arc cathodique, il est désormais possible de créer des matériaux carbonés véritablement amorphes. Le vrai carbone amorphe contient des électrons π localisés dont les longueurs et distances de liaison ne correspondent pas à celles des autres allotropes du carbone.
Il contient également une forte concentration de liaisons pendantes, ce qui fait varier l'espacement atomique de plus de 5 % lorsqu'il est mesuré par diffraction.
Caractéristiques du carbone amorphe
Les propriétés des films de carbone amorphe dépendent des paramètres lors du dépôt, et leur principale caractéristique est le rapport des liaisons hybrides sp2 et sp3. Le graphite est composé de liaisons hybridées sp2 pures, tandis que le diamant est composé de liaisons hybridées sp3 pures. Les matériaux à forte teneur en liaisons hybridées sp3 sont appelés carbone amorphe tétraédrique car les liaisons hybridées sp3 forment une structure tétraédrique.
Le carbone amorphe avec des liaisons d'hybridation sp3 élevées possède de nombreuses propriétés physiques similaires à celles du diamant.
Exploration du Q-Carbon
Le carbone Q, ou carbone refroidi rapidement, est un matériau considéré comme du carbone amorphe. Il est dit ferromagnétique, électriquement conducteur, plus dur que le diamant et peut également présenter une supraconductivité à haute température. Le matériau a été découvert en 2015 par une équipe de recherche de la North Carolina State University, qui a publié plusieurs articles de recherche sur sa synthèse et ses propriétés.
Cependant, aucune expérience indépendante n'a été réalisée à ce jour pour confirmer la substance et ses propriétés.
Orientations futures de la recherche
Bien que les recherches sur le Q-carbon se poursuivent, ses propriétés revendiquées doivent encore être vérifiées. De nombreux chercheurs mènent des recherches sur les propriétés des matériaux carbonés amorphes dans le but d’élargir leur champ d’application.
L'exploration du carbone amorphe élargit encore notre compréhension du carbone. Il ne s'agit pas seulement d'une innovation dans la science des matériaux, mais elle pourrait également ouvrir une nouvelle direction aux technologies futures. Cependant, la question de savoir si ces matériaux peuvent réellement libérer leur potentiel dans des applications pratiques reste une question qui mérite un examen approfondi.
