Lonsdaleite
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 7 november 2015; kontroller kräver 86 redigeringar .Lonsdaleite eller hexagonal diamant är en polymorf modifiering av kol med ett hexagonalt gitter P6 3 /mmc.
Uppkallad efter den brittiska kristallografen Kathleen Lonsdale .
Historik
Den ursprungliga egenskapen för lonsdaleite föreslogs av den amerikanske forskaren Bundy FP: en polymorf modifiering av kol av wurtzite-typ som kallas hexagonal diamant , detta ursprungliga namn på lonsdaleite har hållit fast vid det tills nu. Ibland kallas lonsdaleite en av de allotropa modifieringarna av kol med ett hexagonalt kristallgitter, men inte alla forskare håller med om denna definition, eftersom de anser att det är fel att betrakta lonsdaleite som en oberoende allotrop modifiering. Kristallgittret av lonsdaleite består helt av kolatomer. Liksom diamant är kolatomerna i lonsdaleite i ett tillstånd av sp 3 -hybridisering.
Året för upptäckten av lonsdaleite anses vara 1967 - i år erkändes det officiellt av IMA (International Mineralogy Association), även om den wurtziteliknande polymorfa modifieringen av kol syntetiserades redan 1963 (Wentorp RH, Kasper JS). Under laboratorieförhållanden (General Electric Company) erhölls lonsdaleite 1966. Ungefär samtidigt upptäcktes lonsdaleite först i meteoritkratrar, vilket tillkännagavs vid den årliga 29:e kongressen av Meteoritical Society i Washington.
Under lång tid syntetiserades lonsdaleite artificiellt endast från grafit - under påverkan av kolossalt tryck. Det bevisades senare att lonsdaleite också kunde erhållas från "traditionell" kubisk diamant [1] .
Struktur och egenskaper
Diamant och lonsdaleite har samma bindningsvinklar , som är lika med 109 ° 28'16'', deras bindningslängder är 0,1545 nm och koordinationstalet är 4. Enhetscellen av diamant innehåller åtta kolatomer och lonsdaleite har fyra. Gitter av diamant och lonsdaleite skiljer sig åt i hur de är förpackade. Lonsdaleite kännetecknas av en tvåskiktspackning av typen (… ABAB …), där varje efterföljande tetraedriskt lager roteras 60° i förhållande till det föregående. För diamant - treskiktstyp (... ABCABC ...), där alla lager är byggda från samma koordinationstetraedrar. I detta avseende liknar diamant α- grafit , endast diamantplanet är "korrugerat".
Lonsdaleite gitterparametrar a=0,251 nm och b=0,417 nm.
Den beräknade densiteten för lonsdaleite är 3,51 g/cm³, den uppmätta densiteten är 3,2 g/cm³.
Hårdheten är 7-8 på Mohs-skalan.
Lonsdaleite tillhör den kemiska klassen metalloider; kemisk formel - C.
Färg: brungul. Glans: diamant.
Optiska egenskaper hos lonsdaleite: transparent, brytningsindex (brytningsindex) n från 2,40 till 2,41.
De vanliga dimensionerna av lonsdaleite är kristaller som endast är synliga under ett mikroskop.
Möjligheten till praktisk tillämpning av hexagonal diamant väcker tvivel på grund av svårigheten att få det. [2]
Myter om lonsdaleite
En grupp kinesiska forskare (Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; och Chen, Changfeng) gjorde 2009 (uppenbarligen för att uppmärksamma) ett falskt påstående att enligt deras teoretiska studier, i frånvaro av föroreningar, var lonsdaleite skulle vara 58 procent hårdare än diamant.
Påståendena är inte sanna.
Även av resultaten av detta mycket teoretiska arbete följer att lonsdaleite är mjukare än diamant. [1] [2]
Generellt sett, enligt moderna teoretiska och praktiska vetenskapliga data, finns det inga och kan inte existera mineraler eller föreningar hårdare än diamant [3] . Alla föreningar baserade på fullerener är fulleriter; lonsdaleite; alla borföreningar, särskilt: kubisk bornitrid (alias kubonit, borazon, elbor, kingsongite, cyborit), tät hexagonal (wurtzitliknande) bornitrid, borkarbid, borsuboxid, kol-bornitrid, som används aktivt i industrin för en länge sedan; karbin och andra, inklusive de som ännu inte erhållits i praktiken, är sämre än diamant i hårdhet. Men många av materialen med ökad hårdhet har ett mycket bredare användningsområde, på grund av det faktum att de, även om de är något underlägsna i hårdhet, överträffar diamant när det gäller termisk stabilitet, styrka och oxidationsbeständighet. En viktig fördel med bornitrider är också till exempel deras höga kemiska beständighet. De reagerar inte med syror och alkalier, är inerta mot nästan alla kemiska grundämnen som utgör stål och legeringar. Särskilt anmärkningsvärt är bornitridernas tröghet mot järn, som är grunden för alla stål, medan diamant löser sig bra i järn, vilket orsakar intensivt slitage på diamantskivor under slipning.
Det finns inga mineraler eller föreningar hårdare än diamant, men det finns material baserade på mineraldiamanten, som ibland betydligt överträffar klassisk diamant i hårdhet.
Ett sätt att förbättra ämnens mekaniska egenskaper är deras nanostrukturering. I synnerhet är det möjligt att öka hårdheten hos till exempel diamant genom att skapa nanokompositer eller nanopolykristaller baserade på den. Samtidigt kan hårdheten ibland till och med fördubblas. Japanska tillverkare producerar redan jämförelsevis stora, i storleksordningen en kubikcentimeter, diamantnanopolykristaller (den största av de befintliga lonsdaleite-kristallerna kan till exempel bara ses genom ett mikroskop). Men när du använder detta material uppstår ett antal problem, varav de viktigaste är dess exceptionella hårdhet, vilket gör att det praktiskt taget inte är mottagligt för slipning. [2]
Men i mars 2021 publicerade tidskriften Physical Review B en artikel [4] av de amerikanska fysikerna Travis Woltz och Yogendra Gupta "Elastic moduli of hexagonal diamond and cubic diamond formed under shock compression" om resultaten av en studie av hexagonala diamanter erhållna av stötkompression. För denna studie använde Woltz och Gupta mikroexplosioner för att klippa små grafitskivor för att producera hexagonala diamanter. Därefter fördes en ljudvåg genom dem och lasrar användes för att mäta dess rörelse genom diamanten. Mätningar har visat att ljud färdas snabbare genom en hexagonal diamant. Baserat på det faktum att ljud färdas snabbare genom hårdare material, drog forskarna slutsatsen att det nya konstgjorda materialet är hårdare än det "klassiska" kubiska mineralet.
Anteckningar
- ↑ 1 2 Lonsdaleite artikel . Datum för åtkomst: 14 januari 2012. Arkiverad från originalet 14 januari 2012.
- ↑ 1 2 3 Artem Oganov om material med ökad hårdhet Arkivexemplar av 8 juli 2017 på Wayback Machine , PostNauka, 29 SEPTEMBER 2014 (text och video)
- ↑ Artem Oganov, Ivar Maksutov. "Att skapa ett material som är hårdare än diamant är i grunden omöjligt" . PostNauka (13 juni 2014). Hämtad 11 maj 2019. Arkiverad från originalet 11 maj 2019.
- ↑ Travis J. Volz, YM Gupta. Elastiska moduler av hexagonal diamant och kubisk diamant bildad under stötkompression // Fysisk granskning B. - 2021-03-08. - T. 103 , nej. 10 . — S. L100101 . - doi : 10.1103/PhysRevB.103.L100101 .
Se även
Länkar
| Allotropi av kol | |
|---|---|
| sp 3 | |
| sp 2 | |
| sp | Karbin |
| blandad sp 3 /sp 2 | |
| Övrig |
|
| hypotetisk |
|
| relaterad | |
| Mineralklass : Inhemska grundämnen ( IMA- klassificering , Mills et al., 2009 ) | ||
|---|---|---|
| Järn-nickel grupp |
|  |
| guldgrupp | ||
| arsenikgrupp | ||
| platinagruppen | Platina | |
| grupp av svavelpolymorfer | Svavel | |
| grupp av kolpolymorfer | ||
| Övrig | Merkurius | |
| ||