Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Лонсдейлит
Lonsdaleite.png
Кристаллическая структура лонсдейлита
Общий
КатегорияМинеральная
Формула
(повторяющаяся единица)		C
Классификация Струнца1.CB.10b
Кристаллическая системаШестиугольный
Кристалл классДигексагональный дипирамидальный (6 / ммм)
символ HM : (6 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группаP 6 3 / mmc
Ячейкаа = 2,51 Å, с = 4,12 Å; Z = 4
Структура
Джмол (3D)Интерактивное изображение
Идентификация
ЦветСерый в кристаллах, от бледно-желтоватого до коричневого в осколках
Хрустальная привычкаКубики в мелкозернистых заполнителях
Твердость по шкале Мооса7–8 (для нечистых образцов)
БлескАдамантин
ПрозрачностьПрозрачный
Удельный вес3.2
Оптические свойстваОдноосный (+/-)
Показатель преломленияn = 2,404
Рекомендации[1] [2] [3]

Лонсдейлит (названный в честь Кэтлин Лонсдейл ), также называемый гексагональным алмазом из-за кристаллической структуры , представляет собой аллотроп углерода с гексагональной решеткой. В природе он образуется при падении на Землю метеоритов, содержащих графит . Сильный нагрев и напряжение при ударе превращают графит в алмаз , но сохраняют гексагональную кристаллическую решетку графита . Лонсдейлит был впервые обнаружен в 1967 году из метеорита Каньон Диабло , где он встречается в виде микроскопических кристаллов, связанных с алмазом. [4] [5]

Гексагональный алмаз также был синтезирован в лаборатории (1966 г. или ранее; опубликовано в 1967 г.) [6] путем сжатия и нагрева графита либо в статическом прессе, либо с использованием взрывчатых веществ. [7] Он также был получен путем химического осаждения из паровой фазы , [8] [9] [10], а также путем термического разложения полимера поли (гидридокарбина) при атмосферном давлении в атмосфере аргона при 1000 ° C ( 1832 ° F). [11] [12] В 2020 году исследователи из Австралийского национального университета случайно обнаружили, что они могут производить лонсдейлит при комнатной температуре, используяячейка с алмазной наковальней . [13] [14]

Он полупрозрачный, коричневато-желтый, имеет показатель преломления от 2,40 до 2,41 и удельный вес от 3,2 до 3,3. Согласно компьютерным расчетам, его твердость теоретически превосходит твердость кубического алмаза (на 58% больше), но природные образцы демонстрируют несколько более низкую твердость в большом диапазоне значений (от 7 до 8 по шкале твердости Мооса ). Предполагается, что причина заключается в том, что образцы были пронизаны дефектами решетки и примесями. [15]

Свойство лонсдейлита как дискретного материала было поставлено под сомнение, поскольку образцы при кристаллографическом исследовании показали не объемную гексагональную решетку, а кубический алмаз с преобладанием структурных дефектов, включающих гексагональные последовательности. [16] Количественный анализ данных дифракции рентгеновских лучей лонсдейлита показал, что присутствуют примерно равные количества гексагональных и кубических последовательностей укладки. Следовательно, было высказано предположение, что «наложение неупорядоченного алмаза» является наиболее точным структурным описанием лонсдейлита. [17] С другой стороны, недавние шоковые эксперименты с in situРентгеновская дифракция показывает убедительные доказательства создания относительно чистого лонсдейлита в динамических средах с высоким давлением, таких как удары метеоритов. [18] [19]

Свойства [ править ]

Согласно традиционной картине, лонсдейлит имеет гексагональную элементарную ячейку , связанную с элементарной ячейкой алмаза так же, как гексагональная и кубическая плотноупакованные кристаллические системы . Можно считать, что структура алмаза состоит из взаимосвязанных колец из шести атомов углерода в конформации кресло . Вместо этого в лонсдейлите некоторые кольца находятся в конформации «лодочка» . В наномасштабе кубический алмаз представлен алмазоидами, а гексагональный алмаз - вюрцоидами . [20]В алмазе все связи углерод-углерод, как в слое колец, так и между ними, находятся в шахматной конформации , что делает все четыре кубически-диагональных направления эквивалентными; в то время как в лонсдейлите связи между слоями находятся в закрытой конформации , которая определяет ось гексагональной симметрии.

Моделируется, что лонсдейлит на 58% тверже алмаза на грани <100> и выдерживает давление вдавливания в 152 ГПа , тогда как алмаз разрушается при 97 ГПа. [21] Это еще превышен IIa алмаза «с <111> Кончик твердость 162 ГПа.

Возникновение [ править ]

Лонсдейлит встречается в виде микроскопических кристаллов, связанных с алмазом, в нескольких метеоритах: Canyon Diablo , Kenna и Allan Hills 77283 . Он также встречается в природе в неболидных россыпных месторождениях алмазов в Республике Саха . [22] Материал с д-расстояниями в соответствии с лонсдейлит были найдены в отложениях с весьма неопределенными датами в Куицео , [23] в штате Гуанахуато , Мексика, сторонники спорного дриаса воздействия гипотезы. Его присутствие в местных торфяных залежах считается доказательством Тунгусского явления.вызвано метеором, а не осколком кометы. [24] [25]

См. Также [ править ]

  • Агрегированный алмазный наностержень  - нанокристаллическая форма алмаза
  • Глоссарий метеоритики  - глоссарий Википедии
  • Список минералов  - список минералов, о которых есть статьи в Википедии.
  • Список минералов, названных в честь людей  - статья со списком в Википедии

Ссылки [ править ]

  1. ^ Lonsdaleite на Mindat.org
  2. ^ Справочник по минералогии
  3. ^ Данные лонсдейлита из Webmineral
  4. ^ Frondel, C .; У. Б. Марвин (1967). «Лонсдейлит, новый гексагональный полиморф алмаза». Природа . 214 (5088): 587–589. Bibcode : 1967Natur.214..587F . DOI : 10.1038 / 214587a0 . S2CID  4184812 .
  5. ^ Frondel, C .; У. Б. Марвин (1967). «Лонсдейлит, гексагональный полиморф алмаза». Американский минералог . 52 .
  6. ^ Банди, FP; Каспер, JS (1967). «Гексагональный алмаз - новая форма углерода». Журнал химической физики . 46 (9): 3437. Bibcode : 1967JChPh..46.3437B . DOI : 10.1063 / 1.1841236 .
  7. ^ Он, Хунлян; Секин, Т .; Кобаяши, Т. (2002). «Прямое преобразование кубического алмаза в гексагональный алмаз». Письма по прикладной физике . 81 (4): 610. Bibcode : 2002ApPhL..81..610H . DOI : 10.1063 / 1.1495078 .
  8. ^ Бхаргава, Санджай; Бист, HD; Sahli, S .; Аслам, М .; Трипати, HB (1995). «Политипы алмаза в алмазных пленках, осажденных из газовой фазы». Письма по прикладной физике . 67 (12): 1706. Bibcode : 1995ApPhL..67.1706B . DOI : 10.1063 / 1.115023 .
  9. ^ Нишитани-Gamo, Микк; Сакагути, Исао; Ло, Киан Пинг; Канда, Хисао; Андо, Тошихиро (1998). «Конфокальное рамановское спектроскопическое наблюдение образования гексагонального алмаза из растворенного углерода в никеле в условиях химического осаждения из паровой фазы». Письма по прикладной физике . 73 (6): 765. Bibcode : 1998ApPhL..73..765N . DOI : 10.1063 / 1.121994 .
  10. ^ Мишра, Абха; Tyagi, Pawan K .; Yadav, Brajesh S .; Rai, P .; Misra, DS; Панчоли, Вивек; Самадждар, ID (2006). «Синтез гексагонального алмаза на напряженных пленках h-GaN». Письма по прикладной физике . 89 (7): 071911. Bibcode : 2006ApPhL..89g1911M . DOI : 10.1063 / 1.2218043 .
  11. ^ Нур, Юсуф; Питчер, Майкл; Сейидоглу, Семих; Toppare, Левент (2008). «Легкий синтез поли (гидридокарбина): предшественник алмаза и алмазоподобной керамики». Журнал высокомолекулярных науки, часть A . 45 (5): 358. DOI : 10,1080 / 10601320801946108 . S2CID 93635541 . 
  12. ^ Нур, Юсуф; Cengiz, Halime M .; Питчер, Майкл У .; Топпэр, Левент К. (2009). «Электрохимическая полимеризация гексахлорэтана с образованием поли (гидридокарбина): прекерамический полимер для производства алмазов». Журнал материаловедения . 44 (11): 2774. Bibcode : 2009JMatS..44.2774N . DOI : 10.1007 / s10853-009-3364-4 . S2CID 97604277 . 
  13. ^ Lavars, Ник (18 ноября 2020). «Ученые производят редкие алмазы за считанные минуты при комнатной температуре» . Новый Атлас . Проверено 12 февраля 2021 года .
  14. ^ McCulloch, Дугал G .; Вонг, Шерман; Шиелл, Томас Б .; Хаберл, Бьянка; Cook, Brenton A .; Хуанг, Синшо; Бёлер, Рейнхард; Маккензи, Дэвид Р .; Брэдби, Джоди Э. (2020). "Исследование образования сверхтвердых наноуглеродов алмаза и лонсдейлита при комнатной температуре" . Маленький . 16 (50): 2004695. DOI : 10.1002 / smll.202004695 . ISSN 1613-6829 . 
  15. ^ Вычислительные методы и экспериментальные измерения XV, GM Carlomagno и CA Brebbia, WIT Press, 2011, ISBN 978-1-84564-540-3 
  16. ^ Nemeth, P .; Гарви, Лос-Анджелес; Aoki, T .; Наталья, Д .; Дубровинский, Л .; Бусек, PR (2014). «Лонсдейлит представляет собой дефектный и двойниковый кубический алмаз и не существует как отдельный материал» . Nature Communications . 5 : 5447. Bibcode : 2014NatCo ... 5.5447N . DOI : 10.1038 / ncomms6447 . PMID 25410324 . 
  17. ^ Зальцманн, CG; Мюррей, Би Джей; Шепард, JJ (2015). «Степень беспорядка укладки в алмазе» . Алмаз и сопутствующие материалы . 59 : 69–72. arXiv : 1505.02561 . Bibcode : 2015DRM .... 59 ... 69S . DOI : 10.1016 / j.diamond.2015.09.007 . S2CID 53416525 . 
  18. ^ Kraus, D .; Ravasio, A .; Gauthier, M .; Герике, Д.О.; Vorberger, J .; Frydrych, S .; Helfrich, J .; Флетчер, LB; Schaumann, G .; Nagler, B .; Barbrel, B .; Бахманн, Б .; Gamboa, EJ; Goede, S .; Granados, E .; Грегори, G .; Ли, HJ; Neumayer, P .; Schumaker, W .; Доппнер, Т .; Фальконе, RW; Глензер, SH; Рот, М. (2016). «Наносекундное образование алмаза и лонсдейлита ударным сжатием графита» . Nature Communications . 7 : 10970. Bibcode : 2016NatCo ... 710970K . DOI : 10.1038 / ncomms10970 . PMC 4793081 . PMID 26972122 .  
  19. ^ Turneaure, Стефан Дж .; Sharma, Surinder M .; Волц, Трэвис Дж .; Вайни, Дж. М.; Гупта, Йогендра М. (01.10.2017). «Превращение ударно-сжатого графита в гексагональный алмаз за наносекунды» . Успехи науки . 3 (10): eaao3561. DOI : 10.1126 / sciadv.aao3561 . ISSN 2375-2548 . PMC 5659656 . PMID 29098183 .   
  20. ^ Абдулсаттар, М. (2015) Молекулярный подход к гексагональным и кубическим нанокристаллам алмаза. Углеродные буквы, 16 (3), стр.192-197.
  21. ^ Пан, Zicheng; Sun, Hong; Чжан, И и Чен, Чанфэн (2009). «Тверже, чем алмаз: превосходная прочность на вдавливание вюрцита BN и лонсдейлита». Письма с физическим обзором . 102 (5): 055503. Bibcode : 2009PhRvL.102e5503P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.102.055503 . PMID 19257519 . Краткое содержание - Physorg.com (12 февраля 2009 г.). 
  22. ^ Каминский, Ф.В., Г.К. Блинова, Е.М. Галимов, Г.А. Гуркина, Ю.А. Клюев, Л.А. Кодина, В.И. Коптиль, В.Ф. Кривонос, Л.Н. Фролова, А.Ю. Хренов (1985). «Поликристаллические агрегаты алмаза с лонсдейлитом из якутских [саханских] россыпей». Минеральная. Журнал . 7 : 27–36.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  23. ^ Israde-Alcantara, I .; Bischoff, JL; Dominguez-Vazquez, G .; Li, H.-C .; Декарли П.С.; Букет, TE; Виттке, JH; Weaver, JC; и другие. (2012). «Свидетельства из центральной Мексики, подтверждающие гипотезу о внеземном воздействии позднего дриаса» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 109 (13): E738–47. Bibcode : 2012PNAS..109E.738I . DOI : 10.1073 / pnas.1110614109 . PMC 3324006 . PMID 22392980 . Архивировано из оригинального (PDF) 05 мая 2012 года.   
  24. ^ Kvasnytsya, Виктор; Вирт; Добржинецкая; Мацель; Якобсенд; Хатчон; Тапперо; Ковалюх (август 2013). «Новое свидетельство метеоритного происхождения Тунгусского космического тела» . Планетарная и космическая наука . 84 : 131–140. Bibcode : 2013P & SS ... 84..131K . DOI : 10.1016 / j.pss.2013.05.003 .
  25. ^ Редферн, Саймон. «Ударная волна российского метеора дважды облетела земной шар» . BBC News . BBC . Проверено 28 июня 2013 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Энтони, JW (1995). Минералогия Аризоны (3-е изд.). Тусон: Университет Аризоны Press . ISBN 0-8165-1579-4..

Внешние ссылки [ править ]

  • Mindat.org, по состоянию на 13 марта 2005 г.
  • Webmineral просмотрен 13 марта 2005 г.
  • Подразделение материаловедения и технологий, веб-сайт Военно-морской исследовательской лаборатории открыт 14 мая 2006 г.
  • Алмаз больше не самый твердый материал в природе
  • lonsdaleite 3D анимация