Лонсдейлит
| Лонсдейлит | |
|---|---|
 Кристаллическая структура лонсдейлита | |
| Общий | |
| Категория | Минерал |
| Формула (повторяющаяся единица) | С |
| Имеет символ IMA. | Лон [1] |
| Классификация Штрунца | 1.CB.10b |
| Кристаллическая система | Шестиугольный |
| Кристаллический класс | Дигексагональная дипирамидальная (6/ммм) Символ HM : (6/м 2/м 2/м) |
| Космическая группа | P 6 3 /ммц |
| Элементарная ячейка | а = 2,51 Å, с = 4,12 Å; З = 4 |
| Структура | |
| Джмол (3D) | Интерактивное изображение |
| Идентификация | |
| Цвет | Серый в кристаллах, от бледно-желтоватого до коричневого в разбитых фрагментах. |
| Кристальная привычка | Кубики в мелкозернистых агрегатах |
| шкала Мооса твердость | 7–8 (для загрязненных образцов) |
| Блеск | Адамантиновый |
| прозрачность | Прозрачный |
| Удельный вес | 3.2 |
| Оптические свойства | Одноосный (+/−) |
| Показатель преломления | п = 2,404 |
| Ссылки | [2] [3] [4] |
Лонсдейлит (названный в честь Кэтлин Лонсдейл ), также называемый гексагональным алмазом в связи с кристаллической структурой , представляет собой аллотроп углерода с гексагональной решеткой, в отличие от кубической решетки обычного алмаза . В природе встречается в обломках метеоритов ; Когда метеориты , содержащие графит, падают на Землю, огромное тепло и напряжение от удара превращают графит в алмаз графита , но сохраняют гексагональную кристаллическую решетку . Лонсдейлит был впервые идентифицирован в 1967 году из метеорита Каньон Диабло , где он встречается в виде микроскопических кристаллов, связанных с обычным алмазом. [5] [6]
Он полупрозрачный, коричневато-желтый, имеет показатель преломления 2,40–2,41 и удельный вес 3,2–3,3. По данным компьютерного моделирования, его твердость теоретически превосходит твердость кубического алмаза (до 58%), но природные образцы показали несколько меньшую твердость в большом диапазоне значений (от 7–8 по шкале твердости Мооса ). Предполагается, что причина кроется в том, что образцы были пронизаны дефектами решетки и примесями. [7]
Помимо метеоритных отложений, был синтезирован гексагональный алмаз (1966 г. или ранее; опубликовано в 1967 г.). в лаборатории [8] путем сжатия и нагрева графита либо в статическом прессе, либо с помощью взрывчатки. [9]
Твердость
[ редактировать ]Согласно общепринятой интерпретации результатов исследования скудных образцов, собранных из метеоритов или изготовленных в лаборатории, лонсдейлит имеет гексагональную элементарную ячейку , связанную с элементарной ячейкой алмаза так же, как гексагональная и кубическая плотноупакованные кристаллические системы связаны . . Его алмазную структуру можно рассматривать как состоящую из переплетенных колец из шести атомов углерода в конформации стула . Вместо этого в лонсдейлите некоторые кольца имеют форму лодочки . В наноразмерных размерах кубический алмаз представлен алмазоидами , а гексагональный алмаз представлен вюрцоидами . [10]
В алмазе все связи углерод-углерод как внутри слоя колец, так и между ними находятся в шахматном порядке , что делает все четыре кубических диагональных направления эквивалентными; тогда как в лонсдейлите связи между слоями находятся в затменной конформации , определяющей ось гексагональной симметрии.
Минералогическое моделирование будет на 58% тверже алмаза предсказывает, что лонсдейлит на грани <100> и выдержит давление вдавливания 152 ГПа , тогда как алмаз сломается при давлении 97 ГПа. [11] Этот показатель все же превосходит IIa твердость вершины алмаза <111>, составляющую 162 ГПа.
Экстраполированные свойства лонсдейлита были поставлены под сомнение, особенно его превосходная твердость, поскольку образцы при кристаллографическом исследовании не показали объемную гексагональную структуру решетки, а вместо этого представляли собой обычный кубический алмаз, в котором преобладали структурные дефекты, включающие гексагональные последовательности. [12] Количественный анализ данных рентгеноструктурного анализа лонсдейлита показал, что присутствуют примерно равные количества гексагональных и кубических последовательностей укладки. Следовательно, было высказано предположение, что «укладка неупорядоченного алмаза» является наиболее точным структурным описанием лонсдейлита. [13] С другой стороны, недавние ударные эксперименты с in situ показали убедительные доказательства создания относительно чистого лонсдейлита в динамических средах высокого давления, сравнимых с ударами метеоритов. дифракцией рентгеновских лучей [14] [15]
возникновение
[ редактировать ]
Лонсдейлит встречается в виде микроскопических кристаллов, связанных с алмазом, в нескольких метеоритах: Каньон Диабло , [16] Кенна и Аллан Хиллз 77283 . В природе он также встречается в неболидных алмазных россыпях Республики Саха . [17] Материал с d-расстояниями, соответствующими лонсдейлиту, был обнаружен в отложениях с весьма неопределенными датами на озере Куитцео в штате Гуанахуато , Мексика, сторонниками спорной гипотезы воздействия раннего дриаса . [18] что сейчас опровергнуто учёными-землеведами и специалистами по планетарным воздействиям. [19] Утверждения о наличии лонсдейлита и других наноалмазов в слое ледникового покрова Гренландии, который может иметь возраст позднего дриаса, не подтверждены и в настоящее время оспариваются. [20] Его присутствие в местных торфяных месторождениях утверждается как свидетельство того, что Тунгусское событие было вызвано метеором, а не фрагментом кометы. [21] [22]
Производство
[ редактировать ]Помимо лабораторного синтеза путем сжатия и нагрева графита либо в статическом прессе, либо с использованием взрывчатых веществ, [8] [9] Лонсдейлит также получают методом химического осаждения из паровой фазы . [23] [24] [25] а также термическим разложением полимера поли(гидридокарбина) при атмосферном давлении в атмосфере аргона при температуре 1000 °C (1832 °F). [26] [27]
В 2020 году исследователи из Австралийского национального университета случайно обнаружили, что они могут производить лонсдейлит при комнатной температуре, используя ячейку с алмазной наковальней . [28] [29]
В 2021 году Институт ударной физики Университета штата Вашингтон опубликовал статью, в которой говорилось, что они создали кристаллы лонсдейлита, достаточно большие, чтобы измерить их жесткость, подтверждая, что они жестче обычных кубических алмазов. Однако взрыв, используемый для создания этих кристаллов, также разрушает их наносекундами позже, давая достаточно времени для измерения жесткости с помощью лазеров. [30]
См. также
[ редактировать ]- Агрегированный алмазный наностержень – нанокристаллическая форма алмаза.
- Глоссарий метеоритики - Словарь терминов, используемых в метеоритике.
- Список минералов - Список минералов со статьями в Википедии.
- Список минералов, названных в честь людей
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ «Лонсдейлит» . Mindat.org .
- ^ «Лонсдейлит» (PDF) . Справочник по минералогии – через Университет Аризоны , факультет геологии.
- ^ «Данные Лонсдейла» . Вебминерал .
- ^ Фрондель, К.; Марвин, UB (1967). «Лонсдейлит, новый гексагональный полиморф алмаза». Природа . 214 (5088): 587–589. Бибкод : 1967Natur.214..587F . дои : 10.1038/214587a0 . S2CID 4184812 .
- ^ Фрондель, К.; Марвин, UB (1967). «Лонсдейлит, гексагональная полиморфная модификация алмаза». Американский минералог . 52 (5088): 587. Бибкод : 1967Natur.214..587F . дои : 10.1038/214587a0 . S2CID 4184812 .
- ^ Карломаньо, генеральный директор; Бреббиа, Калифорния (2011). Вычислительные методы и экспериментальные измерения . Том. XV. ВИТ Пресс. ISBN 978-1-84564-540-3 .
- ^ Перейти обратно: а б Банди, ФП; Каспер, Дж. С. (1967). «Шестиугольный алмаз — новая форма углерода». Журнал химической физики . 46 (9): 3437. Бибкод : 1967ЖЧФ..46.3437Б . дои : 10.1063/1.1841236 .
- ^ Перейти обратно: а б Он, Хунлян; Секин, Т.; Кобаяши, Т. (2002). «Прямое преобразование кубического алмаза в шестиугольный алмаз». Письма по прикладной физике . 81 (4): 610. Бибкод : 2002ApPhL..81..610H . дои : 10.1063/1.1495078 .
- ^ Абдулсаттар, М. (2015). «Молекулярный подход к гексагональным и кубическим нанокристаллам алмаза» . Карбоновые буквы . 16 (3): 192–197. дои : 10.5714/CL.2015.16.3.192 .
- ^ Пан, Цзычэн; Сунь, Хун; Чжан, И и Чен, Чанфэн (2009). «Тверже алмаза: превосходная прочность вюрцита BN и лонсдейлита на вдавливание». Письма о физических отзывах . 102 (5): 055503. Бибкод : 2009PhRvL.102e5503P . doi : 10.1103/PhysRevLett.102.055503 . ПМИД 19257519 .
- Лиза Зыга (12 февраля 2009 г.). «Ученые обнаружили материал тверже алмаза» . Физика.орг .
- ^ Немет, П.; Гарви, LAJ; Аоки, Т.; Наталья, Д.; Дубровинский Л.; Бусек, PR (2014). «Лонсдейлит представляет собой кубический алмаз с дефектами и двойниками и не существует как отдельный материал» . Природные коммуникации . 5 : 5447. Бибкод : 2014NatCo...5.5447N . дои : 10.1038/ncomms6447 . hdl : 2286/RI28362 . ПМИД 25410324 .
- ^ Зальцманн, CG; Мюррей, Би Джей; Шепард, Джей-Джей (2015). «Степень беспорядка упаковки в алмазе» . Алмаз и родственные материалы . 59 : 69–72. arXiv : 1505.02561 . Бибкод : 2015DRM....59...69S . дои : 10.1016/j.diamond.2015.09.007 . S2CID 53416525 .
- ^ Краус, Д.; Равазио, А.; Готье, М.; Герике, DO; Форбергер, Дж.; Фридрих, С.; Хелфрич, Дж.; Флетчер, LB; Шауманн, Г.; Наглер, Б.; Барбрель, Б.; Бахманн, Б.; Гамбоа, Э.Дж.; Геде, С.; Гранадос, Э.; Грегори, Г.; Ли, HJ; Ноймайер, П.; Шумейкер, В.; Доппнер, Т.; Фальконе, RW; Гленцер, Ш.; Рот, М. (2016). «Наносекундное образование алмаза и лонсдейлита путем ударного сжатия графита» . Природные коммуникации . 7 : 10970. Бибкод : 2016NatCo...710970K . дои : 10.1038/ncomms10970 . ПМЦ 4793081 . ПМИД 26972122 .
- ^ Тернер, Стефан Дж.; Шарма, Суриндер М.; Волц, Трэвис Дж.; Вайни, Дж. М.; Гупта, Йогендра М. (1 октября 2017 г.). «Превращение ударно-сжатого графита в гексагональный алмаз за наносекунды» . Достижения науки . 3 (10): eaao3561. Бибкод : 2017SciA....3O3561T . дои : 10.1126/sciadv.aao3561 . ISSN 2375-2548 . ПМК 5659656 . ПМИД 29098183 .
- ^ Леа, Роберт (12 сентября 2022 г.). «Столкновение карликовой планеты могло привести к отправке на Землю странных сверхтвердых алмазов» . Space.com . Проверено 13 сентября 2022 г.
- ^ Kaminskii, F.V.; G.K. Blinova; E.M. Galimov; G.A. Gurkina; Y.A. Klyuev; L.A. Kodina; V.I. Koptil; V.F. Krivonos; L.N. Frolova; A.Y. Khrenov (1985). "Polycrystalline aggregates of diamond with lonsdaleite from Yakutian [Sakhan] placers". Mineral. Zhurnal . 7 : 27–36.
- ^ Исраде-Алькантара, И.; Бишофф, Дж.Л.; Домингес-Васкес, Г.; Ли, Х.-К.; Декарли, PS; Банч, Т.Е.; и др. (2012). «Данные из центральной Мексики, подтверждающие гипотезу о внеземном воздействии Младшего Дриаса» . Труды Национальной академии наук . 109 (13): Э: 738–747. Бибкод : 2012PNAS..109E.738I . дои : 10.1073/pnas.1110614109 . ПМК 3324006 . ПМИД 22392980 .
- ^ Холлидей, Вэнс Т.; Далтон, Тайрон Л.; Бартлейн, Патрик Дж.; Бослоу, Марк Б.; Бреславски, Райан П.; Фишер, Эбигейл Э.; Хорхесон, Ян А.; Скотт, Эндрю С.; Кеберл, Кристиан; Марлон, Дженнифер; Северингхаус, Джеффри; Петаев Михаил Игоревич; Клейс, Филипп (26 июля 2023 г.). «Комплексное опровержение гипотезы воздействия раннего дриаса (YDIH)» . Обзоры наук о Земле : 104502. doi : 10.1016/j.earscirev.2023.104502 .
- ^ Курбатов Андрей Владимирович; Маевски, Пол А.; Стеффенсен, Йорген П.; Уэст, Аллен; Кеннетт, Дуглас Дж.; Кеннетт, Джеймс П.; Банч, Тед Э.; Хэндли, Майк; Интрон, Дуглас С.; Хи, Шейн С. Ку; Мерсер, Кристофер; Селлерс, Мэрили; Шен, Фэн; Снид, Шэрон Б.; Уивер, Джеймс К.; Витке, Джеймс Х.; Стаффорд, Томас В.; Донован, Джон Дж.; Се, Суцзин; Разинк, Джошуа Дж.; Стич, Адриенн; Кинзи, Чарльз Р.; Вольбах, Венди С. (20 сентября 2022 г.). «Открытие богатого наноалмазами слоя на ледниковом щите Гренландии» . ПабПир . Проверено 28 сентября 2022 г.
- ^ Квасница, Виктор; Вирт; Добржинецкая; Мацель; Якобсенд; Хатчон; Тапперо; Ковалюх (август 2013 г.). «Новые доказательства метеоритного происхождения Тунгусского космического тела» . Планетарная и космическая наука . 84 : 131–140. Бибкод : 2013P&SS...84..131K . дои : 10.1016/j.pss.2013.05.003 .
- ^ Редферн, Саймон (28 июня 2013 г.). «Ударная волна российского метеорита дважды обогнула земной шар» . Новости Би-би-си . Британская радиовещательная корпорация . Проверено 28 июня 2013 г.
- ^ Бхаргава, Санджай; Бист, HD; Сахли, С.; Аслам, М.; Трипати, Х.Б. (1995). «Политипы алмазов в алмазных пленках, осажденных методом химического осаждения». Письма по прикладной физике . 67 (12): 1706. Бибкод : 1995ApPhL..67.1706B . дои : 10.1063/1.115023 .
- ^ Нишитани-Гамо, Микка; 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. Бибкод : 1998ApPhL..73..765N . дои : 10.1063/1.121994 .
- ^ Мишра, Абха; Тьяги, Паван К.; Ядав, Браджеш С.; Рай, П.; Мисра, Д.С.; Панчоли, Вивек; Самайдар, И.Д. (2006). «Синтез гексагонального алмаза на напряженных пленках h-GaN». Письма по прикладной физике . 89 (7): 071911. Бибкод : 2006ApPhL..89g1911M . дои : 10.1063/1.2218043 .
- ^ Нур, Юсуф; Питчер, Майкл; Сейидоглу, Семих; Топпаре, Левент (2008). «Простой синтез полигидридокарбина: предшественник алмаза и алмазоподобной керамики». Журнал макромолекулярной науки, часть A. 45 (5): 358. дои : 10.1080/10601320801946108 . S2CID 93635541 .
- ^ Нур, Юсуф; Ченгиз, Халиме М.; Питчер, Майкл В.; Топпаре, Левент К. (2009). «Электрохимическая полимеризация гексахлорэтана с образованием поли(гидридокарбина): прекерамического полимера для производства алмазов». Журнал материаловедения . 44 (11): 2774. Бибкод : 2009JMatS..44.2774N . дои : 10.1007/s10853-009-3364-4 . S2CID 97604277 .
- ^ Лаварс, Ник (18 ноября 2020 г.). «Ученые производят редкие алмазы за считанные минуты при комнатной температуре» . Новый Атлас . Проверено 12 февраля 2021 г.
- ^ Маккалок, Дугал Г.; Вонг, Шерман; Шил, Томас Б.; Хаберль, Бьянка; Кук, Брентон А.; Хуан, Синшо; Бёлер, Рейнхард; Маккензи, Дэвид Р.; Брэдби, Джоди Э. (2020). «Исследование образования при комнатной температуре сверхтвердых наноуглеродов алмаза и лонсдейлита» . Маленький . 16 (50): 2004695. doi : 10.1002/smll.202004695 . ISSN 1613-6829 . ОСТИ 1709105 . ПМИД 33150739 . S2CID 226259491 .
- ^ «В лаборатории шестиугольные алмазы стали более жесткими, чем природные кубические алмазы» . Физика.орг . Март 2021.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Энтони, JW (1995). Минералогия Аризоны (3-е изд.). Тусон, Аризона: Издательство Университета Аризоны . ISBN 0-8165-1579-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Лонсдейлит» . Mindat.org . Проверено 13 марта 2005 г.
- «Лонсдейлит» . Вебминерал . Проверено 13 марта 2005 г.
- «Шестиугольная структура алмаза (лонсдейлита)» . Отдел материаловедения и технологий. Военно-морская исследовательская лаборатория . Архивировано из оригинала 20 апреля 2006 года . Проверено 14 мая 2006 г.
- Григгс, Джессика (16 февраля 2009 г.). «Алмаз больше не является самым твердым материалом в природе» . Новый учёный . Проверено 9 мая 2021 г.