Moissanite / m ɔɪ s ə n aɪ t / [4] es de origen natural de carburo de silicio y sus diversas cristalinos polimorfos . Tiene la fórmula química SiC y es un mineral raro , descubierto por el químico francés Henri Moissan en 1893. El carburo de silicio es útil para aplicaciones comerciales e industriales debido a su dureza , propiedades ópticas y conductividad térmica .
Moissanita | |
---|---|
General | |
Categoría | Especies minerales |
Fórmula (unidad de repetición) | Sic |
Clasificación de Strunz | 1.DA.05 |
Sistema de cristal | Politipo 6H, más común: hexagonal |
Clase de cristal | Politipo 6H: piramidal dihexagonal (6 mm) Símbolo HM : (6 mm) |
Grupo espacial | Politipo 6H: P6 3 mc |
Identificación | |
Color | Incoloro, verde, amarillo |
Hábito de cristal | Generalmente se encuentra como inclusiones en otros minerales. |
Escote | (0001) indistinto |
Fractura | Concoide: fracturas desarrolladas en materiales frágiles caracterizadas por superficies suavemente curvadas, por ejemplo, cuarzo. |
Escala de Mohs de dureza | 9.25 |
Lustre | De adamantino a metálico |
Racha | gris verdoso |
Diafanidad | transparente |
Gravedad específica | 3.218–3.22 |
Índice de refracción | n ω = 2.654 n ε = 2.967, birrefringencia 0.313 (forma 6H) |
Fluorescencia ultravioleta | rojo naranja |
Punto de fusion | 2730 ° C (se descompone) |
Solubilidad | ninguno |
Otras características | No radiactivo, no magnético |
Referencias | [1] [2] [3] |
Fondo
La moissanita mineral fue descubierta por Henri Moissan mientras examinaba muestras de roca de un cráter de meteorito ubicado en Canyon Diablo , Arizona , en 1893. Al principio, identificó erróneamente los cristales como diamantes , pero en 1904 los identificó como carburo de silicio. [5] [6] El carburo de silicio artificial había sido sintetizado en el laboratorio por Edward G. Acheson solo dos años antes del descubrimiento de Moissan. [7]
La forma mineral del carburo de silicio se denominó moissanita en honor a Moissan más adelante en su vida. El descubrimiento en el meteorito Canyon Diablo y otros lugares fue cuestionado durante mucho tiempo ya que se había producido contaminación por carborundo a partir de herramientas abrasivas hechas por el hombre . [8]
Ocurrencia geológica
Hasta la década de 1950, no se había encontrado ninguna otra fuente de moissanita además de los meteoritos . Luego, en 1958, se encontró moissanita en la Formación Green River en Wyoming y, al año siguiente, como inclusiones en kimberlita de una mina de diamantes en Yakutia . [9] Sin embargo, la existencia de moissanita en la naturaleza fue cuestionada hasta 1986 por el geólogo estadounidense Charles Milton. [10]
La moissanita, en su forma natural, sigue siendo muy rara. Se ha descubierto solo en unas pocas rocas, desde la roca del manto superior hasta los meteoritos . Los descubrimientos muestran que ocurre naturalmente como inclusiones en diamantes, xenolitos y rocas ultramáficas como kimberlita y lamproita . [8] También se ha identificado como granos presolares en meteoritos de condrita carbonácea . [11]
Meteoritos
El análisis de los granos de carburo de silicio encontrados en el meteorito Murchison ha revelado proporciones isotópicas anómalas de carbono y silicio, lo que indica un origen extraterrestre fuera del Sistema Solar . [12] El 99% de estos granos de carburo de silicio se originan alrededor de estrellas ramificadas gigantes asintóticas ricas en carbono . El carburo de silicio se encuentra comúnmente alrededor de estas estrellas, como se deduce de sus espectros infrarrojos . [13]
Propiedades físicas
La estructura cristalina se mantiene unida con un fuerte enlace covalente similar a los diamantes, [5] que permite que la moissanita resista altas presiones de hasta 52,1 gigapascales . [5] [14] Los colores varían ampliamente y se clasifican de D a K en la escala de clasificación de color del diamante . [15]
Fuentes
Todas las aplicaciones del carburo de silicio en la actualidad utilizan material sintético , ya que el material natural es muy escaso.
La idea de que un enlace silicio-carbono podría existir en la naturaleza fue propuesta por primera vez por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius ya en 1824 (Berzelius 1824). [16] En 1891, Edward Goodrich Acheson produjo minerales viables que podrían sustituir al diamante como material abrasivo y de corte. [17] Esto fue posible, ya que la moissanita es una de las sustancias más duras conocidas, con una dureza justo por debajo de la del diamante y comparable con las del nitruro de boro cúbico y el boro . La moissanita sintética pura también se puede preparar a partir de la descomposición térmica del polímero precerámico poli (metilsilina) , que no requiere matriz de unión, por ejemplo , polvo de cobalto metálico.
El carburo de silicio monocristalino, en determinadas formas, se ha utilizado para la fabricación de dispositivos semiconductores de alto rendimiento. Como las fuentes naturales de carburo de silicio son raras, y solo ciertos arreglos atómicos son útiles para aplicaciones gemológicas, Cree Research, Inc., con sede en Carolina del Norte, fundada en 1987, desarrolló un proceso comercial para producir grandes monocristales de carburo de silicio. Cree es el líder mundial en el crecimiento de carburo de silicio monocristalino, principalmente para uso electrónico. [18]
En 1995, C3 Inc., una empresa dirigida por Charles Eric Hunter, formó Charles & Colvard Ltd. (más tarde cambió a Charles & Colvard) para comercializar moissainita de calidad gema. Charles & Covard fue la primera empresa en producir y vender moissanita sintética bajo la patente estadounidense US5723391 A, presentada por primera vez por C3 Inc. en Carolina del Norte. [19]
Aplicaciones
La moissanita se introdujo en el mercado de la joyería en 1998 después de que Charles & Colvard (anteriormente conocida como C3 Inc.) recibiera patentes para crear y comercializar piedras preciosas de carburo de silicio cultivadas en laboratorio, convirtiéndose en la primera empresa en hacerlo. Para 2018, todas las patentes en todo el mundo habían expirado. Charles & Colvard actualmente fabrica y distribuye joyas de moissanita y gemas sueltas bajo las marcas comerciales Forever One , Forever Brilliant y Forever Classic . [20] Otros fabricantes comercializan piedras preciosas de carburo de silicio con marcas registradas como Amora . En muchos países desarrollados, el uso de moissanita en joyería estaba controlado por las patentes de Charles & Colvard; estas patentes expiraron en agosto de 2015 para los Estados Unidos, 2016 en la mayoría de los demás países y 2018 en México. [21] [22] [23]
La moissanita se considera una alternativa al diamante , con algunas propiedades ópticas que superan a las del diamante. Se comercializa como una alternativa de precio más bajo al diamante que también reclama prácticas mineras menos explotadoras. Como algunas de sus propiedades son bastante similares al diamante, la moissanita se puede utilizar para estafas. Los equipos de prueba basados en la medición de la conductividad térmica en particular pueden dar resultados engañosos. En la escala de Mohs de dureza mineral, la moissanita tiene una calificación de 9.5, siendo el diamante 10 (por definición). [3] En contraste con el diamante, la moissanita exhibe un termocromismo , tal que calentarla gradualmente hará que cambie de color, comenzando alrededor de 65 ° C (150 ° F). Una prueba más práctica es una medición de la conductividad eléctrica , que mostrará valores más altos de moissanita. La moissanita es birrefringente , que se puede ver fácilmente, y el diamante no lo es. [24]
Debido a su dureza, se puede utilizar en experimentos de alta presión, como reemplazo del diamante (ver celda de yunque de diamante ). [5] Dado que los diamantes grandes suelen ser demasiado caros para usarlos como yunques, la moissanita se usa con más frecuencia en experimentos de gran volumen. La moissanita sintética también es interesante para aplicaciones electrónicas y térmicas porque su conductividad térmica es similar a la de los diamantes. [14] Se espera que los dispositivos electrónicos de carburo de silicio de alta potencia encuentren uso en el diseño de circuitos de protección utilizados para motores, actuadores y sistemas de almacenamiento de energía o de potencia por impulsos. [25] También exhibe termoluminiscencia , [26] haciéndolo útil en dosimetría de radiación . [27]
Ver también
- Charles y Colvard
- Zirconia cúbica
- Diamante
- Anillo de compromiso
- Comercio justo
- Glosario de meteoritos
Referencias
- ^ Moissanite . Webmineral
- ^ Moissanite . Mindat
- ^ a b Anthony, John W .; Bideaux, Richard A .; Bladh, Kenneth W. y Nichols, Monte C. (eds.) "Moissanite" . Manual de Mineralogía . Sociedad Mineralógica de América
- ^ "Moissanite" . Diccionario de inglés de Oxford (edición en línea). Prensa de la Universidad de Oxford. (Se requiere suscripción o membresía en una institución participante ).
- ^ a b c d Xu J. y Mao H. (2000). "Moissanite: una ventana para experimentos de alta presión". Ciencia . 290 (5492): 783–787. Código Bibliográfico : 2000Sci ... 290..783X . doi : 10.1126 / science.290.5492.783 . PMID 11052937 .
- ^ Moissan, Henri (1904). "Nouvelles recherches sur la météorité de Cañon Diablo" . Comptes rendus . 139 : 773–786.
- ^ Smith, Kady. "Historia y aplicaciones del carburo de silicio" . Moissanita & Co . Consultado el 2 de febrero de 2016 .
- ^ a b Di Pierro S .; Gnos E .; Grobety BH; Armbruster T .; et al. (2003). "Moissanita formadora de rocas (carburo de silicio α natural)" . Mineralogista estadounidense . 88 (11-12): 1817-1821. Código bibliográfico : 2003AmMin..88.1817D . doi : 10.2138 / am-2003-11-1223 . S2CID 128600868 .
- ^ Bauer, J .; Fiala, J .; Hřichová, R. (1963). "Carburo de silicio α natural" . Mineralogista estadounidense . 48 : 620–634.
- ^ Belkin, HE; Dwornik, EJ (1994). "Memorial de Charles Milton 25 de abril de 1896 - octubre de 1990" (PDF) . Mineralogista estadounidense . 79 : 190-192.
- ^ Yokoyama, T .; Rai, VK; Alexander, CM O'D .; Lewis, RS; Carlson, RW; Shirey, SB; Thiemens, MH; Walker, RJ (marzo de 2007). "Anomalías nucleosintéticas os isotópicas en condritas carbonáceas" (PDF) . 38a Conferencia de Ciencias Lunar y Planetaria .
- ^ Kelly, Jim. La naturaleza astrofísica del carburo de silicio . chem.ucl.ac.uk
- ^ Greene, Dave. " ¿Moissanite pasará un probador de diamantes? | Mejores opciones de prueba ". Consultado el 21 de septiembre de 2019.
- ^ a b Zhang J .; Wang L .; Weidner DJ; Uchida T .; et al. (2002). "La fuerza de la moissanita" (PDF) . Mineralogista estadounidense . 87 (7): 1005–1008. Código Bibliográfico : 2002AmMin..87.1005Z . doi : 10.2138 / am-2002-0725 . S2CID 35234290 .
- ^ Leer P. (2005). Gemología . Massachusetts: Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-6449-3.
- ^ http://img.chem.ucl.ac.uk/www/kelly/history.htm
- ^ https://www.britannica.com/science/silicon-carbide
- ^ https://www.moissanitejewelry.com/history.htm
- ^ https://patents.google.com/patent/US5723391
- ^ "Derechos Moissanite" . Revista Joyero Profesional . Mayo de 1998 . Consultado el 24 de octubre de 2012 .
- ^ Patente estadounidense 5762896 , Hunter, Charles Eric & Dirk Verbiest, "Dureza, índice de refracción, pulido y cristalización de gemas de cristal único"
- ^ Estados Unidos expiró 5723391 , Hunter, Charles Eric & Dirk Verbiest, "Piedras preciosas de carburo de silicio"
- ^ "Restricciones de patentes de gemas de moissanita por país y año de vencimiento" . Mejor que Diamond .
- ^ "Cuadro comparativo de imitaciones de diamantes" . gemsociety.org . Sociedad Internacional de Gemas.
- ^ Bhatnagar, M .; Baliga, BJ (1993). "Comparación de 6H-SiC, 3C-SiC y Si para dispositivos de potencia". Transacciones IEEE en dispositivos electrónicos . 40 (3): 645–655. Código Bibliográfico : 1993ITED ... 40..645B . doi : 10.1109 / 16.199372 .
- ^ Godfrey-Smith, DI (1 de agosto de 2006). "Aplicabilidad de la moissanita, una forma monocristalina de carburo de silicio, a la dosimetría retrospectiva y forense" . Mediciones de radiación . 41 (7): 976–981. doi : 10.1016 / j.radmeas.2006.05.025 . Consultado el 23 de diciembre de 2017 .
- ^ Bruzzia, M .; Navab, F .; Piniac, S .; Russoc, S. (12 de diciembre de 2001). "Aplicaciones de SiC de alta calidad en dosimetría de radiación". Ciencia de superficies aplicadas . 184 (1–4): 425–430. Código Bibliográfico : 2001ApSS..184..425B . doi : 10.1016 / S0169-4332 (01) 00528-1 .
enlaces externos
- Medios relacionados con Moissanite en Wikimedia Commons