Le diamant est le matériau naturel le plus dur, et il ne conduit généralement pas l'électricité. Mais si l'on ajoute quelques atomes étrangers dans son réseau cristallin, il peut devenir un semi-conducteur, comme le silicium dans les puces informatiques. Le problème est qu'il était impossible d'obtenir un diamant à conduction électronique stable : le phosphore, qui « donne » des électrons, s'intégrait mal dans le réseau, et les porteurs de charge libres étaient trop peu nombreux.
Un groupe de chercheurs a cultivé un diamant en y ajoutant trois éléments à la fois : le bore, l'hydrogène et le phosphore. Le résultat est un cristal dans lequel les électrons libres sont plusieurs fois plus nombreux que les atomes de phosphore. Cela signifie que le bore et l'hydrogène aident le phosphore à libérer des électrons, comme si un donneur était accompagné de deux assistants, et que tous les trois distribuaient la charge électrique. Les mesures ont montré que la concentration d'électrons atteint $10^{19}$ par centimètre cube, et la résistivité du matériau chute à 0,249 Ω·cm — c'est déjà le niveau d'un bon conducteur.
Ce diamant émet également une lumière vive dans l'ultraviolet (270–285 nanomètres), avec une efficacité interne de luminescence de 69,4 %. Un diamant ordinaire ou un diamant dopé uniquement au bore ne brille presque pas. Cela ouvre la voie à la création de diodes électroluminescentes et de lasers en diamant fonctionnant dans l'ultraviolet, ainsi qu'à une électronique puissante et rapide qui ne surchauffe pas.
Les chercheurs ne se sont pas contentés d'ajouter des impuretés — ils ont trouvé un moyen de les faire travailler ensemble. On pensait auparavant qu'un seul phosphore suffisait, mais il était « paresseux ». Désormais, les trois éléments agissent en synergie, et le diamant passe d'isolant à semi-conducteur avec une bonne conductivité. C'est comme constituer une équipe où chaque membre renforce les autres.
Ce matériau pourrait servir de base à des transistors fonctionnant à haute température et haute tension, à des détecteurs d'ultraviolet et même à des dispositifs quantiques. Et tout cela à partir d'un seul et même cristal, cultivé en une seule étape.
Le diamant conduit la chaleur cinq fois mieux que le cuivre, donc les puces en diamant pourront fonctionner à des fréquences inaccessibles au silicium, sans surchauffer.