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Lonsdaleita
Lonsdaleite.png
Estructura cristalina de lonsdaleita
General
CategoríaMineral
Fórmula (unidad de repetición)C
Clasificación de Strunz1.CB.10b
Sistema de cristalHexagonal
Clase de cristalBipiramidal dihexagonal (6 / mmm)
Símbolo HM : (6 / m 2 / m 2 / m)
Grupo espacialP 6 3 / mmc
Celda unitariaa = 2,51 Å, c = 4,12 Å; Z = 4
Estructura
Jmol (3D)Imagen interactiva
Identificación
ColorGris en cristales, amarillento pálido a marrón en fragmentos rotos
Hábito de cristalCubos en áridos de grano fino
Escala de Mohs de dureza7-8 (para muestras impuras)
LustreAdamantino
DiafanidadTransparente
Gravedad específica3.2
Propiedades ópticasUniaxial (+/-)
Índice de refracciónn = 2,404
Referencias[1] [2] [3]

Lonsdaleita (nombrada en honor a Kathleen Lonsdale ), también llamada diamante hexagonal en referencia a la estructura cristalina , es un alótropo de carbono con una red hexagonal, a diferencia de la red cúbica del diamante convencional . Se encuentra en la naturaleza en los restos de meteoritos ; cuando los meteoros que contienen grafito golpean la Tierra, el gran calor y la tensión del impacto transforman el grafito en diamante , pero retiene la red cristalina hexagonal del grafito . La lonsdaleita se identificó por primera vez en 1967 a partir del meteorito Canyon Diablo, donde se presenta como cristales microscópicos asociados con el diamante ordinario. [4] [5]

Es translúcido, de color amarillo parduzco y tiene un índice de refracción de 2,40 a 2,41 y un peso específico de 3,2 a 3,3 . Su dureza es teóricamente superior a la del diamante cúbico (hasta un 58% más), según simulaciones computacionales, pero los especímenes naturales exhibieron una dureza algo menor a través de un amplio rango de valores (de 7 a 8 en la escala de dureza de Mohs ). Se especula que la causa se debe a que las muestras han estado plagadas de defectos de celosía e impurezas. [6]

Además de los depósitos de meteroita, el diamante hexagonal se ha sintetizado en el laboratorio (1966 o antes; publicado en 1967) [7] comprimiendo y calentando grafito en una prensa estática o utilizando explosivos. [8]

Dureza [ editar ]

De acuerdo con la interpolación convencional de los resultados del examen de las escasas muestras recolectadas de meteoritos o fabricadas en el laboratorio, la lonsdaleita tiene una celda unitaria hexagonal , relacionada con la celda unitaria de diamante de la misma manera que los sistemas de cristales compactos hexagonales y cúbicos están relacionados . Se puede considerar que su estructura de diamante está formada por anillos entrelazados de seis átomos de carbono, en la conformación de silla . En la lonsdaleita, algunos anillos están en la conformación de bote . En las dimensiones a nanoescala, el diamante cúbico está representado por diamondoides, mientras que el diamante hexagonal está representado por wurtzoides. . [9]

En el diamante, todos los enlaces carbono-carbono, tanto dentro de una capa de anillos como entre ellos, están en la conformación escalonada , lo que hace que las cuatro direcciones cúbico-diagonales sean equivalentes; mientras que en lonsdaleita los enlaces entre capas están en la conformación eclipsada , que define el eje de simetría hexagonal.

La simulación mineralógica predice que la lonsdaleita es un 58% más dura que el diamante en la cara <100> y resiste presiones de indentación de 152  GPa , mientras que el diamante se rompería a 97 GPa. [10] Esto aún es superado por la dureza de la punta <111> del diamante IIa de 162 GPa.

Se han cuestionado las propiedades extrapoladas de la lonsdaleita, en particular su dureza superior, ya que los especímenes sometidos a inspección cristalográfica no han mostrado una estructura de celosía hexagonal en masa, sino un diamante cúbico convencional dominado por defectos estructurales que incluyen secuencias hexagonales. [11] Un análisis cuantitativo de los datos de difracción de rayos X de la lonsdaleita ha demostrado que están presentes cantidades aproximadamente iguales de secuencias de apilamiento hexagonales y cúbicas. En consecuencia, se ha sugerido que "apilar diamantes desordenados" es la descripción estructural más precisa de la lonsdaleita. [12] Por otro lado, experimentos de choque recientes con in situLa difracción de rayos X muestra una fuerte evidencia de la creación de lonsdaleita relativamente pura en entornos dinámicos de alta presión comparables a los impactos de meteoritos. [13] [14]

Ocurrencia [ editar ]

La lonsdaleita se presenta como cristales microscópicos asociados con el diamante en varios meteoritos: Canyon Diablo , Kenna y Allan Hills 77283 . También se produce de forma natural en depósitos de placeres de diamantes no bólidos en la República de Sakha . [15] Se ha encontrado material con espaciamientos d consistentes con Lonsdaleita en sedimentos con fechas muy inciertas en el lago Cuitzeo , en el estado de Guanajuato , México, por defensores de la controvertida hipótesis del impacto de Younger Dryas . [16] Su presencia en depósitos de turba locales se afirma como evidencia del evento de Tunguska.siendo causado por un meteoro en lugar de un fragmento cometario. [17] [18]

Fabricación [ editar ]

Además de la síntesis de laboratorio mediante la compresión y el calentamiento del grafito, ya sea en una prensa estática o utilizando explosivos, [19] [20] la lonsdaleita también se ha producido por deposición química de vapor , [21] [22] [23] y también por descomposición térmica de un polímero, poli (hidridocarbino) , a presión atmosférica, bajo atmósfera de argón, a 1.000 ° C (1.832 ° F). [24] [25]

En 2020, investigadores de la Universidad Nacional de Australia descubrieron por accidente que podían producir lonsdaleita a temperatura ambiente utilizando una celda de yunque de diamante . [26] [27]

En 2021, el Instituto de Física del Choque de la Universidad Estatal de Washington publicó un artículo en el que afirmaba que crearon cristales de Lonsdaleita lo suficientemente grandes como para medir su rigidez, lo que confirma que son más rígidos que los diamantes cúbicos comunes. [28]

Ver también [ editar ]

  • Nanorod de diamante agregado  - Forma nanocristalina de diamante
  • Glosario de meteoritos  - glosario de Wikipedia
  • Lista de minerales  : una lista de minerales para los que hay artículos en Wikipedia.
  • Lista de minerales con nombres de personas  - artículo de la lista de Wikipedia

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Lonsdaleite" . Mindat.org .
  2. ^ "Lonsdaleite" (PDF) . Manual de Mineralogía - a través de la Universidad de Arizona , Departamento de Geología.
  3. ^ "Datos de Lonsdaleite" . Webmineral .
  4. ^ Frondel, C .; Marvin, UB (1967). "Lonsdaleita, un nuevo polimorfo hexagonal de diamante". Naturaleza . 214 (5088): 587–589. Código bibliográfico : 1967Natur.214..587F . doi : 10.1038 / 214587a0 . S2CID 4184812 . 
  5. ^ Frondel, C .; Marvin, UB (1967). "Lonsdaleita, un polimorfo hexagonal de diamante". Mineralogista estadounidense . 52 .
  6. ^ Carlomagno, GM; Brebbia, CA (2011). Métodos computacionales y medidas experimentales . XV . WIT Press. ISBN 978-1-84564-540-3.
  7. ^ Bundy, FP; Kasper, JS (1967). "Diamante hexagonal - una nueva forma de carbono". Revista de Física Química . 46 (9): 3437. Código Bibliográfico : 1967JChPh..46.3437B . doi : 10.1063 / 1.1841236 .
  8. ^ Él, Hongliang; Sekine, T .; Kobayashi, T. (2002). "Transformación directa de diamante cúbico en diamante hexagonal". Letras de Física Aplicada . 81 (4): 610. Código Bibliográfico : 2002ApPhL..81..610H . doi : 10.1063 / 1.1495078 .
  9. ^ Abdulsattar, M. (2015). "Enfoque molecular de nanocristales de diamantes hexagonales y cúbicos". Letras de carbono . 16 (3): 192-197.
  10. ^ Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi y Chen, Changfeng (2009). "Más duro que el diamante: fuerza de indentación superior de wurtzita BN y lonsdaleita". Cartas de revisión física . 102 (5): 055503. Código Bibliográfico : 2009PhRvL.102e5503P . doi : 10.1103 / PhysRevLett.102.055503 . PMID 19257519 . Resumen de Lay - Physorg.com (12 de febrero de 2009). 
  11. ^ Nemeth, P .; Garvie, LAJ; Aoki, T .; Natalia, D .; Dubrovinsky, L .; Buseck, PR (2014). "La lonsdaleita es un diamante cúbico maclado y fallado y no existe como material discreto" . Comunicaciones de la naturaleza . 5 : 5447. Código Bibliográfico : 2014NatCo ... 5.5447N . doi : 10.1038 / ncomms6447 . PMID 25410324 . 
  12. ^ Salzmann, CG; Murray, BJ; Shephard, JJ (2015). "Grado de desorden de apilamiento en diamante" . Diamante y materiales relacionados . 59 : 69–72. arXiv : 1505.02561 . Código bibliográfico : 2015DRM .... 59 ... 69S . doi : 10.1016 / j.diamond.2015.09.007 . S2CID 53416525 . 
  13. ^ Kraus, D .; Ravasio, A .; Gauthier, M .; Gericke, DO; Vorberger, J .; Frydrych, S .; Helfrich, J .; Fletcher, LB; Schaumann, G .; Nagler, B .; Barbrel, B .; Bachmann, B .; Gamboa, EJ; Goede, S .; Granados, E .; Gregori, G .; Lee, HJ; Neumayer, P .; Schumaker, W .; Doeppner, T .; Falcone, RW; Glenzer, SH; Roth, M. (2016). "Formación de nanosegundos de diamante y lonsdaleita por compresión de choque de grafito" . Comunicaciones de la naturaleza . 7 : 10970. Bibcode : 2016NatCo ... 710970K . doi : 10.1038 / ncomms10970 . PMC 4793081 . PMID 26972122 .  
  14. ↑ Turneaure, Stefan J .; Sharma, Surinder M .; Volz, Travis J .; Winey, JM; Gupta, Yogendra M. (1 de octubre de 2017). "Transformación de grafito comprimido por choque a diamante hexagonal en nanosegundos" . Avances científicos . 3 (10): eaao3561. doi : 10.1126 / sciadv.aao3561 . ISSN 2375-2548 . PMC 5659656 . PMID 29098183 .   
  15. ^ Kaminskii, FV; GK Blinova; EM Galimov; GA Gurkina; YA Klyuev; LA Kodina; VI Koptil; VF Krivonos; LN Frolova; AY Khrenov (1985). "Agregados policristalinos de diamante con lonsdaleita de placeres de Yakutian [Sakhan]". Mineral. Zhurnal . 7 : 27–36.CS1 maint: uses authors parameter (link)
  16. ↑ Israde-Alcantara, I .; Bischoff, JL; Domínguez-Vázquez, G .; Li, H.-C .; Decarli, PS; Manojo, TE; et al. (2012). "Evidencia del centro de México que apoya la hipótesis del impacto extraterrestre de Younger Dryas" (PDF) . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 109 (13): E: 738–747. Código Bibliográfico : 2012PNAS..109E.738I . doi : 10.1073 / pnas.1110614109 . PMC 3324006 . PMID 22392980 . Archivado desde el original (PDF) el 5 de mayo de 2012.   
  17. ^ Kvasnytsya, Victor; Wirth; Dobrzhinetskaya; Matzel; Jacobsend; Hutcheon; Tappero; Kovalyukh (agosto de 2013). "Nueva evidencia del origen meteorítico del cuerpo cósmico de Tunguska" . Ciencia planetaria y espacial . 84 : 131–140. Código bibliográfico : 2013P & SS ... 84..131K . doi : 10.1016 / j.pss.2013.05.003 .
  18. ^ Redfern, Simon. "La onda de choque del meteorito ruso rodeó el mundo dos veces" . BBC News . British Broadcasting Corporation . Consultado el 28 de junio de 2013 .
  19. ^ Bundy, FP; Kasper, JS (1967). "Diamante hexagonal - una nueva forma de carbono". Revista de Física Química . 46 (9): 3437. Código Bibliográfico : 1967JChPh..46.3437B . doi : 10.1063 / 1.1841236 .
  20. ^ Él, Hongliang; Sekine, T .; Kobayashi, T. (2002). "Transformación directa de diamante cúbico en diamante hexagonal". Letras de Física Aplicada . 81 (4): 610. Código Bibliográfico : 2002ApPhL..81..610H . doi : 10.1063 / 1.1495078 .
  21. ^ Bhargava, Sanjay; Bist, HD; Sahli, S .; Aslam, M .; Tripathi, HB (1995). "Politipos de diamante en las películas de diamante depositadas en vapor químico". Letras de Física Aplicada . 67 (12): 1706. Código bibliográfico : 1995ApPhL..67.1706B . doi : 10.1063 / 1.115023 .
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  26. ^ Lavars, Nick (18 de noviembre de 2020). "Los científicos producen diamantes raros en minutos a temperatura ambiente" . Nuevo Atlas . Consultado el 12 de febrero de 2021 .
  27. ^ McCulloch, Dougal G.; Wong, Sherman; Shiell, Thomas B.; Haberl, Bianca; Cook, Brenton A.; Huang, Xingshuo; Boehler, Reinhard; McKenzie, David R.; Bradby, Jodie E. (2020). "Investigation of room temperature formation of the ultra-hard nanocarbons diamond and lonsdaleite". Small. 16 (50): 2004695. doi:10.1002/smll.202004695. ISSN 1613-6829.
  28. ^ "Lab made hexagonal diamonds stiffer than natural cubic diamonds". Phys.org. March 2021.

Further reading[edit]

  • Anthony, J.W. (1995). Mineralogy of Arizona (3rd ed.). Tucson, AZ: University of Arizona Press. ISBN 0-8165-1579-4.

External links[edit]

  • "Lonsdaleite". Mindat.org. Retrieved 13 March 2005.
  • "Lonsdaleite". Webmineral. Retrieved 13 March 2005.
  • "The hexagonal diamond (lonsdaleite) structure". Materials Science and Technology Division. Naval Research Laboratory. Archived from the original on 20 April 2006. Retrieved 14 May 2006.
  • Griggs, Jessica (16 February 2009). "Diamond no longer nature's hardest material". New Scientist. Retrieved 9 May 2021.
  • "lonsdaleite 3D animation". Archived from the original on 19 July 2011.