Lonsdaleit

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Lonsdaleit (lub lonsdejlit[1]) – odmiana diamentu znajdowana w meteorytach, dawniej uznawana za osobny minerał i osobną odmianę polimorficzną węgla. Nazwa pochodzi od nazwiska irlandzkiej krystalograf Kathleen Lonsdale (1903-1971)[2].

Występowanie[edytuj]

Lonsdaleit występuje w postaci mikroskopijnych kryształów w meteorytach żelaznych i ureilitach, prawdopodobnie jako minerał szokowy powstający z grafitu w wyniku działania wysokiego ciśnienia i temperatury w chwili zderzenia meteorytu z Ziemią (szokmetamorfizmu). Rozpoznany i opisany został w pozostałości (ok. 200 mg) po rozpuszczeniu 5 kg meteorytu Canyon Diablo, który utworzył krater Barringera w Arizonie. Jego obecność stwierdzono także m.in. w żwirach i glebie w miejscu katastrofy tunguskiej.

Struktura[edytuj]

Wśród naukowców nie ma zgodności co do struktury lonsdaleitu, co wynika m.in. z trudności w uzyskaniu próbek odpowiedniej jakości i czystości. Wg niektórych badań jest on jednym z kilku możliwych politypów diamentu o symetrii heksagonalnej oznaczanej jako H2[3]. W roku 2014 zakwestionowano tę interpretację, wskazując, że może on mieć typową symetrię regularną diamentu, ale z licznymi defektami sieci krystalicznej, takimi jak uskoki i zbliźniaczenia. Złożona struktura defektów odpowiadać może za obraz dyfrakcyjny, który wcześniej uznano za dowodzący występowania heksagonalnej sieci atomów węgla[4][5].

W roku 2016 udało się otrzymać lonsdaleit w warunkach laboratoryjnych poprzez poddanie próbki węgla szklistego(ang.) działaniu ciśnienia do 112 GPa (ok. 1,1 mln atm) w temperaturze 400 °C. Badania strukturalne wskazały, że uzyskany produkt zawierał >60% struktury heksagonalnej, co uznano za przesłankę wskazującą, że nie był to zdefektowany diament, lecz rzeczywisty heksagonalny lonsdaleit[6].

Przewidywane własności[edytuj]

Bazując na założeniu, że lonsdaleit jest heksagonalną odmianą diamentu, prowadzono symulacje komputerowe jego zachowania przy ściskaniu w diamentowym twardościomierzu. Analizy Zichenga Pana z uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju wskazały, że lonsdaleit może być o 58% twardszy od zwykłego diamentu[7] (niższa twardość badanych rzeczywistych próbek lonsdaleitu wynikałaby z obecności zanieczyszczeń). Zatem lonsdaleit miał być najtwardszą znaną substancją[8][9]. Późniejsze badania próbek wskazały, że nie ma on przewidywanej struktury, niemniej złożoność jego struktury daje mu nietypowe własności mechaniczne[5].

Przypisy[edytuj]

  1. Andrzej R. Olszyna: Ceramika supertwarda. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2006, s. ?. ISBN 978-83-7207-920-6.
  2. Lonsdaleite. mindat.org. [dostęp 2016-12-29].
  3. A. Karczemska, M. Szurgot, M. Kozanecki, M.I. Szynkowska, V. Ralchenko, V.V. Danilenko, P. Louda, S. Mitura. Extraterrestrial, terrestrial and laboratory diamonds – Differences and similarities. „Diamond and Related Materials”. 17 (7-10), s. 1179–1185, 2008. DOI: 10.1016/j.diamond.2008.02.021 (ang.). 
  4. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Péter Németh, Laurence A.J. Garvie, Toshihiro Aoki, Natalia Dubrovinskaia i inni. Lonsdaleite is faulted and twinned cubic diamond and does not exist as a discrete material. „Nature Communications”. 5, s. 5447, 2014. DOI: 10.1038/ncomms6447. 
  5. a b Robert Burnham: Asteroid impacts on Earth make structurally bizarre diamonds. Phys.org, 2014-11-21. [dostęp 2016-12-29].
  6. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Shiell, Thomas. B., McCulloch, Dougal G., Bradby, Jodie E., Haberl, Bianca i inni. Nanocrystalline hexagonal diamond formed from glassy carbon. „Scientific Reports”. 6, s. 37232, 2016. DOI: 10.1038/srep37232. 
  7. Zicheng Pan, Hong Sun, Yi Zhang, Changfeng Chen. Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite. „Phys. Rev. Lett.”. 102 (055503), 2009. DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.055503 (ang.). 
  8. Superhard material knocks off diamond's crown (ang.). New Scientist. [dostęp 19 lutego 2009].
  9. Jessica Griggs: Diamond no longer nature's hardest material (ang.). New Scientist. [dostęp 2009-02-19].