Lonsdaleite
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 7. november 2015; checks kræver 86 redigeringer .Lonsdaleite eller hexagonal diamant er en polymorf modifikation af carbon med et hexagonalt gitter P6 3 /mmc.
Opkaldt efter den britiske krystallograf Kathleen Lonsdale .
Historie
Den oprindelige egenskab ved lonsdaleite blev foreslået af den amerikanske videnskabsmand Bundy FP: en polymorf modifikation af kulstof af wurtzite-typen kaldet hexagonal diamant , dette oprindelige navn på lonsdaleite har holdt sig til det indtil nu. Nogle gange kaldes lonsdaleite en af de allotropiske modifikationer af kulstof med et sekskantet krystalgitter, men ikke alle videnskabsmænd er enige i denne definition, idet de mener, at det er forkert at betragte lonsdaleite som en uafhængig allotrop modifikation. Krystalgitteret af lonsdaleite består udelukkende af carbonatomer. Ligesom diamant er carbonatomerne i lonsdaleite i en tilstand af sp 3 hybridisering.
Året for opdagelse af lonsdaleite anses for at være 1967 - i år blev det officielt anerkendt af IMA (International Mineralogy Association), selvom den wurtzite-lignende polymorfe modifikation af kulstof blev syntetiseret allerede i 1963 (Wentorp RH, Kasper JS). Under laboratorieforhold (General Electric Company) blev lonsdaleite opnået i 1966. Omkring samme tid blev lonsdaleite først opdaget i meteoritkratere, hvilket blev annonceret ved det årlige 29. stævne i Meteoritical Society i Washington.
I lang tid blev lonsdaleite kun syntetiseret kunstigt fra grafit - under påvirkning af kolossalt tryk. Det blev senere bevist, at lonsdaleite også kunne fås fra "traditionel" kubisk diamant [1] .
Struktur og egenskaber
Diamant og lonsdaleite har de samme bindingsvinkler , som er lig med 109 ° 28'16'', deres bindingslængder er 0,1545 nm, og koordinationstallet er 4. Enhedens celle af diamant indeholder otte carbonatomer , og lonsdaleite har fire. Gitterne af diamant og lonsdaleite adskiller sig i den måde, de er pakket på. Lonsdaleite er kendetegnet ved en to-lags pakning af typen (… ABAB …), hvor hvert efterfølgende tetraedriske lag er roteret 60° i forhold til det foregående. For diamant - tre-lags type (... ABCABC ...), hvor alle lag er bygget af samme koordinations-tetraeder. I denne henseende ligner diamant α - grafit , kun diamantplanet er "korrugeret".
Lonsdaleite gitterparametre a=0,251 nm og b=0,417 nm.
Den beregnede densitet af lonsdaleite er 3,51 g/cm³, den målte massefylde er 3,2 g/cm³.
Hårdheden er 7-8 på Mohs skalaen.
Lonsdaleite tilhører den kemiske klasse af metalloider; kemisk formel - C.
Farve: brunlig gul. Glans: diamant.
Optiske egenskaber af lonsdaleite: transparent, brydningsindeks (brydning) n fra 2,40 til 2,41.
De sædvanlige dimensioner af lonsdaleite er krystaller, der kun er synlige under et mikroskop.
Muligheden for praktisk anvendelse af sekskantet diamant rejser tvivl på grund af vanskeligheden ved at få den. [2]
Myter om lonsdaleite
En gruppe kinesiske videnskabsmænd (Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; og Chen, Changfeng) i 2009 (tilsyneladende for at henlede opmærksomheden) fremsatte en falsk erklæring om, at ifølge deres teoretiske undersøgelser, i fravær af urenheder, var lonsdaleite ville være 58 procent hårdere end diamant.
Påstandene er ikke sande.
Selv af resultaterne af dette meget teoretiske arbejde følger det, at lonsdaleite er blødere end diamant. [1] [2]
Generelt set er der ifølge moderne teoretiske og praktiske videnskabelige data ingen og kan ikke eksistere mineraler eller forbindelser hårdere end diamant [3] . Alle forbindelser baseret på fullerener er fulleritter; lonsdaleite; eventuelle borforbindelser, især: kubisk bornitrid (alias cubonit, borazon, elbor, kingsongite, cyborit), tæt hexagonalt (wurtzit-lignende) bornitrid, borcarbid, borsuboxid, kul-bornitrid, aktivt brugt i industrien til en lang tid; karabin og andre, inklusive dem, der endnu ikke er opnået i praksis, er ringere end diamant i hårdhed. Imidlertid har mange af materialerne med øget hårdhed et meget bredere anvendelsesområde, på grund af det faktum, at selvom de er noget ringere i hårdhed, overgår de diamant med hensyn til termisk stabilitet, styrke og oxidationsbestandighed. Også en vigtig fordel ved bornitrider er deres høje kemiske resistens. De reagerer ikke med syrer og baser, er inerte over for næsten alle kemiske elementer, der udgør stål og legeringer. Særligt bemærkelsesværdigt er bornitridernes inerthed over for jern, som er grundlaget for alle ståltyper, mens diamant opløses godt i jern, hvilket forårsager intenst slid på diamantskiver under slibning.
Der er ingen mineraler eller forbindelser, der er hårdere end diamant, men der er materialer baseret på mineralet diamant, som nogle gange markant overgår klassisk diamant i hårdhed.
En måde at forbedre stoffernes mekaniske egenskaber på er deres nanostrukturering. Det er især muligt at øge hårdheden af for eksempel diamant ved at skabe nanokompositter eller nanopolykrystaller baseret på den. Samtidig kan hårdheden nogle gange endda fordobles. Japanske producenter producerer allerede forholdsvis store, i størrelsesordenen en kubikcentimeter, diamant nanopolykrystaller (den største af de eksisterende lonsdaleite-krystaller kan f.eks. kun ses gennem et mikroskop). Men når du bruger dette materiale, opstår der en række problemer, hvoraf de vigtigste er dets exceptionelle hårdhed, som et resultat af hvilket det praktisk talt ikke er modtageligt for slibning. [2]
Men i marts 2021 offentliggjorde tidsskriftet Physical Review B en artikel [4] af de amerikanske fysikere Travis Woltz og Yogendra Gupta "Elastic moduli of hexagonal diamond and cubic diamond formed under shock compression" om resultaterne af en undersøgelse af sekskantede diamanter opnået af stødkompression. Til denne undersøgelse brugte Woltz og Gupta mikroeksplosioner til at skære små grafitskiver til at producere sekskantede diamanter. Derefter blev en lydbølge ført gennem dem, og lasere blev brugt til at måle dens bevægelse gennem diamanten. Målinger har vist, at lyd bevæger sig hurtigere gennem en sekskantet diamant. Baseret på det faktum, at lyd bevæger sig hurtigere gennem hårdere materiale, konkluderede forskerne, at det nye kunstige materiale er hårdere end det "klassiske" kubiske mineral.
Noter
- ↑ 1 2 Lonsdaleite-artikel . Dato for adgang: 14. januar 2012. Arkiveret fra originalen 14. januar 2012.
- ↑ 1 2 3 Artem Oganov om materialer med øget hårdhed Arkivkopi af 8. juli 2017 på Wayback Machine , PostNauka, 29. SEPTEMBER 2014 (tekst og video)
- ↑ Artem Oganov, Ivar Maksutov. "Det er grundlæggende umuligt at skabe et materiale, der er hårdere end diamant . " PostNauka (13. juni 2014). Hentet 11. maj 2019. Arkiveret fra originalen 11. maj 2019.
- ↑ Travis J. Volz, YM Gupta. Elastiske moduler af sekskantet diamant og kubisk diamant dannet under stødkompression // Fysisk gennemgang B. - 2021-03-08. - T. 103 , nr. 10 . — S. L100101 . - doi : 10.1103/PhysRevB.103.L100101 .
Se også
Links
| Allotropi af kulstof | |
|---|---|
| sp 3 | |
| sp 2 | |
| sp | Karabin |
| blandet sp 3 /sp 2 | |
| Andet | |
| hypotetisk |
|
| relaterede | |
| Mineralklasse : Native elementer ( IMA - klassificering , Mills et al., 2009 ) | ||
|---|---|---|
| Jern-nikkel gruppe |
|  |
| guld gruppe | ||
| arsen gruppe | ||
| platin gruppe | Platin | |
| gruppe af svovlpolymorfer | Svovl | |
| gruppe af kulstofpolymorfer | ||
| Andet | Merkur | |
| ||