Parce que sa rareté fait sa valeur, le diamant reste incontestablement la reine des gemmes. Pour des besoins en joaillerie et en industrie, l’homme a tenté de synthétiser plusieurs fois la pierre précieuse. L’évolution de la technologie a cependant favorisé le processus de synthétisation du diamant artificiel.

Diamant artificiel taillé méthode CVD

Diamant artificiel taillé avec la méthode CVD.


Le diamant artificiel : historique de sa synthétisation

1797 – Le chimiste britannique Smithson Tennant démontre que le diamant n’est qu’un minéral composé de carbone pur. Il compare sa combustion à celle du charbon. Résultat : le diamant en est un allotrope de haute pression. Remarquablement dur (10 sur l’échelle de Mohs), la pierre précieuse cristallise en plus dans un système cristallin cubique.

1880 – Sous de longues heures, le chimiste écossais James Ballantyne Hannay soumet sous une flamme un mélange (huile, lithium métallique et paraffine). Résultat : production de petits fragments de diamants. Mais il fût impossible de reproduire les résultats de Hannay.

1893 – Le pharmacien français Henri Moissan tente l’expérience. Il met en place un four à arc électrique pouvant atteindre jusqu’à 3 500°C. Avec ce dernier, il identifie surtout le carbure de silicium ou moissanite, une imitation du diamant.

1917 à 1926 – Mais tous les espoirs restent permis pour obtenir le diamant artificiel, aussi appelé diamant de culture ou de synthèse. D’autres essais suivront, notamment ceux de deux chimistes : l’allemand Otto Ruff et l’américain J Willard Hershey.

1953 – Le premier diamant artificiel ne sera synthétisé que dans les années 50 avec une technique secrète mise au point par les suédois Baltzar von Platen et Anders Kämpe. Un projet ambitieux initié par l’ASEA,  entreprise suédois d’ingénierie électrique.

Fin 50’s – La fabrication de diamants de synthèse devient une réalité, notamment avec le géant diamantaire sud-africain De Beers. Une aubaine également exploitée par la Chine, la Russie…

Aujourd’hui encore, le marché du diamant artificiel est disputé par de grands noms comme Gemesis et Apollo Diamonds. Comptez une production annuelle de plus 600 tonnes de diamants artificiels contre 26 tonnes de diamants naturels.

Les techniques de synthétisation du diamant artificiel

Parmi les technologies mises au point pour synthétiser le diamant de culture, nous retrouvons :

High Pressure – High Temperature (HPHT)

Le carbone est mélangé à des métaux de transition, puis soumis à une forte pression de 58 000 atm et une haute température de 1 400°C durant un long moment. Peu à peu, le diamant artificiel prend forme (comme en germination). Les couleurs des diamants artificiels HPHT peuvent être : orange, jaune, rose et bleu.

Chemical Vapor Deposition

Le processus CVD traduit un dépôt chimique en phase vapeur pour la synthétisation du diamant. Sous une pression de 1/10 atm, une couche de silice est placée. Puis on injecte du méthane et de l’hydrogène. Le tout est ensuite chauffé. Peu à peu, il y a une formation de plasma, puis d’une couche diamantaire artificielle qui grandit de 0.5 mm par jour. Les diamants artificiels CVD sont moins résistants mais avec une plus belle pureté que les diamants HPHT.

La technique « Tequila »

On utilise une solution à base d’eau à 60% et d’éthanol à 40%. Vaporisée, elle forme un gaz qui sera chauffé à 800°C. Les molécules de carbone se transforment petit à petit en de très petits diamants (100 à 400 nm).

Connaître les applications du diamant artificiel

Le diamant de synthèse, matériau très dur, a démontré son utilité dans différents domaines. Ses applications sont nombreuses en :

  • Industrie pour la fabrication d’outils de coupe, d’enclumes et bistouris à diamant, de semi-conducteurs grâce à sa faible conductivité…
  • Médecine pour des opérations requérant une grande précision comme les incisions, en ophtalmologie – optique pour sa transparence…
  • Électronique pour ses propriétés thermiques remarquables.
  • Électrochimie pour sa résistance face aux acides et aux bases.
  • Bijouterie et horlogerie pour la création de bijoux et de montres.

Tout est mis en œuvre pour s’approcher des propriétés du vrai diamant. Avec une croissance différente de celle du diamant naturel, le diamant artificiel est souvent de très petit poids. La gemme synthétisée peut également présenter des impuretés inexistantes dans la vraie. Et avec son prix plus abordable, le diamant artificiel n’est pas bien perçu par la joaillerie de luxe.