Lonsdaleite - Lonsdaleite

Lonsdaleite
Lonsdaleite.png
Estrutura cristalina de lonsdaleita
Em geral
Categoria Mineral
Fórmula
(unidade de repetição)
C
Classificação de Strunz 1.CB.10b
Sistema de cristal Hexagonal
Classe de cristal Dipiramidal dihexagonal (6 / mmm)
Símbolo HM : (6 / m 2 / m 2 / m)
Grupo espacial P 6 3 / mmc
Célula unitária a = 2,51 Å, c = 4,12 Å; Z = 4
Estrutura
Jmol (3D) Imagem interativa
Identificação
Cor Cinza em cristais, amarelo claro a marrom em fragmentos quebrados
Hábito de cristal Cubos em agregados de granulação fina
Dureza da escala de Mohs 7-8 (para espécimes impuros)
Brilho Adamantina
Diafaneidade Transparente
Gravidade Específica 3,2
Propriedades ópticas Uniaxial (+/-)
Índice de refração n = 2.404
Referências

Lonsdaleite (nomeado em homenagem a Kathleen Lonsdale ), também chamado de diamante hexagonal em referência à estrutura cristalina , é um alótropo de carbono com uma rede hexagonal, ao contrário da rede cúbica do diamante convencional . É encontrado na natureza em detritos de meteoritos ; quando meteoros contendo grafite atingem a Terra, o grande calor e estresse do impacto transforma a grafite em diamante , mas retém a estrutura de cristal hexagonal da grafite . A lonsdaleita foi identificada pela primeira vez em 1967 no meteorito Canyon Diablo , onde ocorre como cristais microscópicos associados ao diamante comum.

É translúcido, amarelo acastanhado e tem um índice de refração de 2,40–2,41 e uma gravidade específica de 3,2–3,3. Sua dureza é teoricamente superior à do diamante cúbico (até 58% a mais), de acordo com simulações computacionais, mas os espécimes naturais exibiram dureza um pouco mais baixa em uma grande faixa de valores (de 7–8 na escala de dureza de Mohs ). A causa é especulada como sendo devido às amostras terem sido crivadas de defeitos de rede e impurezas.

Além dos depósitos de meteoritos, o diamante hexagonal foi sintetizado em laboratório (1966 ou antes; publicado em 1967) por compressão e aquecimento de grafite em uma prensa estática ou usando explosivos.

Dureza

De acordo com a interpretação convencional dos resultados da análise das amostras de parcos recolhidos a partir de meteoritos ou fabricadas no laboratório, Lonsdaleite tem um sextavado célula unitária , relacionada com o diamante célula unitária da mesma maneira que a hexagonal e cúbica perto embalado sistemas cristalinos estão relacionados . Sua estrutura em diamante pode ser considerada composta por anéis entrelaçados de seis átomos de carbono, na conformação da cadeira . Em lonsdaleíta, alguns anéis estão na conformação do barco . Em dimensões em nanoescala, o diamante cúbico é representado por diamondoides, enquanto o diamante hexagonal é representado por wurtzoides .

No diamante, todas as ligações carbono-carbono, tanto dentro de uma camada de anéis quanto entre eles, estão na conformação escalonada , fazendo com que todas as quatro direções cúbicas-diagonais sejam equivalentes; enquanto em lonsdaleíta as ligações entre as camadas estão na conformação eclipsada , que define o eixo de simetria hexagonal.

A simulação mineralógica prevê que a lonsdaleíta seja 58% mais dura do que o diamante na face <100> e resista às pressões de indentação de 152  GPa , enquanto o diamante quebraria a 97 GPa. Isso ainda é excedido pela dureza da ponta do diamante IIa <111> de 162 GPa.

As propriedades extrapoladas da lonsdaleita têm sido questionadas, particularmente sua dureza superior, uma vez que os espécimes sob inspeção cristalográfica não mostraram uma estrutura de rede hexagonal em massa, mas sim um diamante cúbico convencional dominado por defeitos estruturais que incluem sequências hexagonais. Uma análise quantitativa dos dados de difração de raios-X de lonsdaleíta mostrou que cerca de quantidades iguais de sequências de empilhamento hexagonal e cúbico estão presentes. Consequentemente, foi sugerido que "diamante empilhado desordenado" é a descrição estrutural mais precisa de lonsdaleíta. Por outro lado, experimentos de choque recentes com difração de raios-X in situ mostram fortes evidências para a criação de lonsdaleíta relativamente pura em ambientes dinâmicos de alta pressão comparáveis ​​aos impactos de meteoritos.

Ocorrência

A lonsdaleita ocorre como cristais microscópicos associados ao diamante em vários meteoritos: Canyon Diablo , Kenna e Allan Hills 77283 . Também ocorre naturalmente em não-bolide diamante depósitos de aluvião no Sakha . Material com espaçamentos d consistentes com Lonsdaleita foi encontrado em sedimentos com datas altamente incertas no Lago Cuitzeo , no estado de Guanajuato , México, pelos proponentes da controversa hipótese de impacto de Younger Dryas . Sua presença em depósitos de turfa locais é reivindicada como evidência de que o evento Tunguska foi causado por um meteoro, e não por um fragmento cometário.

Fabricar

Além da síntese laboratorial por compressão e aquecimento da grafita em prensa estática ou com uso de explosivos, a lonsdaleita também foi produzida por deposição química de vapor , e também pela decomposição térmica de um polímero, poli (hidridocarbyne) , à pressão atmosférica, sob argônio atmosfera, a 1.000 ° C (1.832 ° F).

Em 2020, pesquisadores da Australian National University descobriram por acidente que eram capazes de produzir lonsdaleita em temperatura ambiente usando uma célula de bigorna de diamante .

Em 2021, o Instituto de Física de Choque da Universidade do Estado de Washington publicou um artigo afirmando que eles criaram cristais de Lonsdaleita grandes o suficiente para medir sua rigidez, confirmando que eles são mais rígidos do que os diamantes cúbicos comuns.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos