Лонсдейлит - Lonsdaleite

Лонсдейлит
Lonsdaleite.png
Кристаллическая структура лонсдейлита
Общий
КатегорияМинеральная
Формула
(повторяющийся блок)		C
Классификация Струнца1.CB.10b
Кристаллическая системаШестиугольный
Кристалл классДигексагональный дипирамидальный (6 / ммм)
Символ HM: (6 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группап63/ mmc
Ячейкаа = 2,51 Å, с = 4,12 Å; Z = 4
Структура
Jmol (3D)Интерактивное изображение
Идентификация
ЦветСерый в кристаллах, от бледно-желтоватого до коричневого в осколках
Хрустальная привычкаКубики в мелкозернистых заполнителях
Шкала Мооса твердость7–8 (для нечистых образцов)
БлескАдамантин
ПрозрачностьПрозрачный
Удельный вес3.2
Оптические свойстваОдноосный (+/-)
Показатель преломленияn = 2,404
Рекомендации[1][2][3]

Лонсдейлит (назван в честь Кэтлин Лонсдейл ), также называемый шестиугольный алмаз в отношении Кристальная структура, является аллотроп углерода с гексагональной решеткой. В природе образуется при метеориты содержащий графит ударить по Земле. Сильный нагрев и напряжение при ударе превращают графит в алмаз, но сохраняет гексагональную форму графита. кристаллическая решетка. Лонсдейлит был впервые обнаружен в 1967 г. из Каньон Дьябло метеорит, где он встречается в виде микроскопических кристаллов, связанных с алмазом.[4][5]

Гексагональный алмаз также был синтезированный в лаборатории (1966 г. или ранее; опубликовано в 1967 г.)[6] путем сжатия и нагрева графит либо в статическом прессе, либо с использованием взрывчатки.[7] Он также был произведен химическое осаждение из паровой фазы,[8][9][10] а также термическим разложением полимера, поли (гидридокарбин), при атмосферном давлении, в атмосфере аргона, при 1000 ° C (1832 ° F).[11][12] В 2020 году исследователи из Австралийский национальный университет случайно обнаружили, что они могут производить лонсдейлит при комнатной температуре, используя ячейка с алмазной наковальней [13][14].

Она полупрозрачная, коричневато-желтая, имеет показатель преломления от 2,40 до 2,41 и удельный вес от 3,2 до 3,3. Его твердость теоретически превосходит кубический алмаз (до 58% больше), согласно компьютерному моделированию, но природные образцы демонстрируют несколько более низкую твердость в большом диапазоне значений (от 7 до 8 на Шкала 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 под кристаллографический осмотр показал не объемную гексагональную решетку, а кубический алмаз с преобладанием структурных дефектов, включающих гексагональные последовательности.[16] Количественный анализ дифракция рентгеновских лучей данные лонсдейлита показали, что присутствуют примерно равные количества гексагональных и кубических последовательностей упаковки. Следовательно, было высказано предположение, что «наложение неупорядоченного алмаза» является наиболее точным структурным описанием лонсдейлита.[17] С другой стороны, недавние шоковые эксперименты с на месте Рентгеновская дифракция показывает убедительные доказательства создания относительно чистого лонсдейлита в динамических средах с высоким давлением, таких как удары метеоритов.[18][19]

Характеристики

Согласно традиционной картине, лонсдейлит имеет шестиугольник ячейка, связанный с алмаз элементарной ячейке так же, как гексагональная и кубическая плотно упакованный кристаллические системы относятся к. Алмазную структуру можно рассматривать как состоящую из взаимосвязанных колец из шести атомов углерода в конформация стула. В лонсдейлите некоторые кольца находятся в форма лодки вместо. В наномасштабе кубический алмаз представляет собой алмазоиды в то время как шестиугольный алмаз представлен вюртзоиды.[20] В алмазе все углерод-углеродные связи, как внутри слоя колец, так и между ними, находятся в шахматное строение, что делает все четыре кубически-диагональных направления эквивалентными; в то время как в лонсдейлите связи между слоями находятся в затмение, определяющая ось гексагональной симметрии.

По моделированию лонсдейлит на 58% тверже алмаза. <100> лицо и выдерживать давление вдавливания 152 ГПа, тогда как алмаз разрушится при 97 ГПа.[21] Это еще превышает IIa алмаз<111> твердость наконечника 162 ГПа.

Вхождение

Лонсдейлит встречается в виде микроскопических кристаллов, связанных с алмазом в нескольких метеоритах: Каньон Диабло, Kenna, и Аллан Хиллз 77283. Это также естественно встречается в неболидных алмазах. россыпные месторождения в Республика Саха.[22] Материал с d-расстоянием, соответствующим лонсдейлиту, был обнаружен в отложениях с очень неопределенными датами на Lake Cuitzeo,[23] в состоянии Гуанахуато, Мексика, сторонники неоднозначного Младший дриас гипотеза воздействия. Его присутствие в местных торфяных месторождениях рассматривается как свидетельство Тунгусское событие вызвано метеором, а не осколком кометы.[24][25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Lonsdaleite на Mindat.org
  2. ^ Справочник по минералогии
  3. ^ Данные лонсдейлита из Webmineral
  4. ^ Frondel, C .; U.B. Марвин (1967). «Лонсдейлит, новый гексагональный полиморф алмаза». Природа. 214 (5088): 587–589. Bibcode:1967Натура.214..587F. Дои:10.1038 / 214587a0. S2CID  4184812.
  5. ^ Frondel, C .; U.B. Марвин (1967). «Лонсдейлит, гексагональный полиморф алмаза». Американский минералог. 52.
  6. ^ Банди, Ф. П .; Каспер, Дж. С. (1967). «Гексагональный алмаз - новая форма углерода». Журнал химической физики. 46 (9): 3437. Bibcode:1967ЖЧФ..46.3437Б. Дои: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:2002АпФЛ..81..610Н. Дои:10.1063/1.1495078.
  8. ^ Бхаргава, Санджай; Bist, H.D .; Sahli, S .; Аслам, М .; Трипати, Х. Б. (1995). «Политипы алмаза в алмазных пленках, осажденных из газовой фазы». Письма по прикладной физике. 67 (12): 1706. Bibcode:1995АпФЛ..67.1706Б. Дои:10.1063/1.115023.
  9. ^ 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. Bibcode:1998АпФЛ..73..765Н. Дои:10.1063/1.121994.
  10. ^ Мишра, Абха; Tyagi, Pawan K .; Yadav, Brajesh S .; Rai, P .; Misra, D. S .; Панчоли, Вивек; Самадждар И. Д. (2006). «Синтез гексагонального алмаза на напряженных пленках h-GaN». Письма по прикладной физике. 89 (7): 071911. Bibcode:2006АпФЛ..89г1911М. Дои:10.1063/1.2218043.
  11. ^ Нур Юсуф; Питчер, Майкл; Сейидоглу, Семих; Toppare, Левент (2008). «Легкий синтез поли (гидридокарбина): предшественник алмаза и алмазоподобной керамики». Журнал макромолекулярной науки, часть A. 45 (5): 358. Дои: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. Дои:10.1007 / s10853-009-3364-4. S2CID  97604277.
  13. ^ https://newatlas.com/materials/scientists-rare-diamonds-minutes-room-temperature/. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  14. ^ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202004695. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  15. ^ Вычислительные методы и экспериментальные измерения XV, Дж. М. Карломаньо и К. А. Бреббиа, WIT Press, 2011 г., ISBN  978-1-84564-540-3
  16. ^ Nemeth, P .; Гарви, Лос-Анджелес; Aoki, T .; Наталья, Д .; Дубровинский, Л .; Бусек, П.Р. (2014). «Лонсдейлит представляет собой дефектный и двойниковый кубический алмаз и не существует как отдельный материал». Nature Communications. 5: 5447. Bibcode:2014 НатКо ... 5.5447N. Дои:10.1038 / ncomms6447. PMID  25410324.
  17. ^ Salzmann, C.G .; Мюррей, Б.Дж .; Шепард, Дж. Дж. (2015). «Степень беспорядка укладки в алмазе». Алмаз и сопутствующие материалы. 59: 69–72. arXiv:1505.02561. Bibcode:2015DRM .... 59 ... 69S. Дои:10.1016 / j.diamond.2015.09.007. S2CID  53416525.
  18. ^ Kraus, D .; Ravasio, A .; Gauthier, M .; Gericke, D.O .; Vorberger, J .; Frydrych, S .; Helfrich, J .; Fletcher, L.B .; Schaumann, G .; Nagler, B .; Barbrel, B .; Бахманн, Б .; Gamboa, E.J .; Goede, S .; Granados, E .; Грегори, G .; Lee, H.J .; Neumayer, P .; Schumaker, W .; Доппнер, Т .; Falcone, R.W .; Glenzer, S.H .; Рот, М. (2016). «Наносекундное образование алмаза и лонсдейлита ударным сжатием графита». Nature Communications. 7: 10970. Bibcode:2016НатКо ... 710970K. Дои:10.1038 / ncomms10970. ЧВК  4793081. PMID  26972122.
  19. ^ Turneaure, Stefan J .; Sharma, Surinder M .; Волц, Трэвис Дж .; Winey, J.M .; Гупта, Йогендра М. (01.10.2017). «Превращение ударно-сжатого графита в гексагональный алмаз за наносекунды». Достижения науки. 3 (10): eaao3561. Дои:10.1126 / sciadv.aao3561. ISSN  2375-2548. ЧВК  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 физическими проверками. 102 (5): 055503. Bibcode:2009ПхРвЛ.102э5503П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.102.055503. PMID  19257519. Сложить резюме – Physorg.com (12 февраля 2009 г.).
  22. ^ Каминский Ф.В., Каминский Г. Блинова, Е.М.Галимов, Г.А. Гуркина, Ю.А. Клюев, Л.А.Кодина, В.И. Коптиль, В.Ф. Кривонос, Л. Фролова, А.Ю. Хренова (1985). «Поликристаллические агрегаты алмаза с лонсдейлитом из якутских [саханских] россыпей». Минеральная. Журнал. 7: 27–36.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  23. ^ Israde-Alcantara, I .; Bischoff, J. L .; Dominguez-Vazquez, G .; Li, H.-C .; Decarli, P. S .; Bunch, T. E .; Wittke, J. H .; Weaver, J.C .; и другие. (2012). «Свидетельства из центральной Мексики, подтверждающие гипотезу о столкновении с инопланетянами позднего дриаса» (PDF). Труды Национальной академии наук. 109 (13): E738–47. Bibcode:2012PNAS..109E.738I. Дои:10.1073 / pnas.1110614109. ЧВК  3324006. PMID  22392980. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-05-05.
  24. ^ Квасница, 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:2013П & СС ... 84..131K. Дои:10.1016 / j.pss.2013.05.003.
  25. ^ Редферн, Саймон. «Российская метеорная ударная волна дважды облетела земной шар». Новости BBC. BBC. Получено 28 июн 2013.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка