Lonsdaléite
| Lonsdaléite Catégorie I : Éléments natifs[1] | |
| Général | |
|---|---|
| Classe de Strunz | 1.CB.10b
|
| Formule chimique | C [Polymorphes] |
| Identification | |
| Masse formulaire[4] | 12,0107 ± 0,0008 uma C 100 %, |
| Système cristallin | hexagonal |
| Classe cristalline et groupe d'espace | dihexagonale-dipyramidale |
| Échelle de Mohs | 7-8[2],[3] |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | ω= 2,404, ε=2,404 |
| Biréfringence | Δ=2,404 |
| Propriétés chimiques | |
| Densité | 3,3-3,52 |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | aucun |
| Radioactivité | aucune |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
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La lonsdaléite est un minéral qui est, avec le diamant et le graphite, l'une des trois formes cristallisées naturelles du carbone.
La lonsdaléite est l'allotrope hexagonal du diamant. L'empilement des atomes de carbone dans la lonsdaléite est de type AABB, au lieu de AABBCC dans le diamant : ce sont deux polytypes, qui diffèrent par l'empilement des atomes de carbone. Dans les deux polytypes, ceux-ci ont une coordination tétraédrique. Cette forme est très rare à l'état natif ; elle a été découverte en 1967 dans le cratère météoritique de « Canyon Diablo » en Arizona.
En , une équipe internationale de chercheurs, menée par Zicheng Pan à l'université Jiao-tong de Shanghai, a montré que la lonsdaléite résiste à 58 % de pression de plus que le diamant ; cependant, les échantillons naturels sont d'une dureté inférieure, 7 à 8 sur l’échelle de Mohs ; on suppose que cela est dû à des défauts dans le cristal et des impuretés[5].
Plusieurs méthodes de synthèse chimique sont connues, la première depuis au moins 1966[6] : compression à haute température de graphite ou de diamant[7], dépôt chimique en phase vapeur[8],[9],[10], décomposition thermique d'un polymère de poly(hydridocarbyne) sous argon à pression atmosphérique à 1 000 °C[11],[12].
Étymologie
[modifier | modifier le code]Le nom de « lonsdaléite » vient de Kathleen Lonsdale (1903-1971), cristallographe anglaise[5].
Propriétés
[modifier | modifier le code]Structure cristalline
[modifier | modifier le code]-
Structure cristalline de la lonsdaléite.
Dans son état naturel, le diamant possède une structure dérivée de la structure cristalline hexagonale.
Il est possible de créer en laboratoire des cristaux de lonsdaléite[13].
Dureté
[modifier | modifier le code]La lonsdaléite serait en théorie 58 % plus dure que le diamant. Cependant cette propriété est remise en question puisque la lonsdéalite n'existe pas sous forme macroscopique. Les échantillons observés ne montrent pas une structure hexagonale étendue, mais plutôt une structure conventionnelle cubique de diamant dominée par des défauts de structure qui incluent des séquences hexagonales[14].
La dureté de la lonsdaléite dépend de sa pureté, de la perfection et de l'orientation de sa structure cristalline.
Notes et références
[modifier | modifier le code]- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- Lonsdaleite, sur mindat.org.
- Lonsdaleite Mineral Data.
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Maxime Lambert, « Le diamant n'est plus le matériau naturel le plus dur », Maxisciences, (consulté le ).
- (en) Bundy, F. P. et J. S. Kasper, « Hexagonal Diamond—A New Form of Carbon », Journal of Chemical Physics, vol. 46, no 9, , p. 3437 (DOI 10.1063/1.1841236, Bibcode 1967JChPh..46.3437B)
- (en) He, Hongliang, T. Sekine et T. Kobayashi, « Direct transformation of cubic diamond to hexagonal diamond », Applied Physics Letters, vol. 81, no 4, , p. 610 (DOI 10.1063/1.1495078, Bibcode 2002ApPhL..81..610H)
- (en) Bhargava, Sanjay, H. D. Bist, S. Sahli, M. Aslam et H. B. Tripathi, « Diamond polytypes in the chemical vapor deposited diamond films », Applied Physics Letters, vol. 67, no 12, , p. 1706 (DOI 10.1063/1.115023, Bibcode 1995ApPhL..67.1706B)
- (en) Nishitani-Gamo, Mikka, Isao Sakaguchi, Kian Ping Loh, Hisao Kanda et Toshihiro Ando, « Confocal Raman spectroscopic observation of hexagonal diamond formation from dissolved carbon in nickel under chemical vapor deposition conditions », Applied Physics Letters, vol. 73, no 6, , p. 765 (DOI 10.1063/1.121994, Bibcode 1998ApPhL..73..765N)
- (en) Misra, Abha, Pawan K. Tyagi, Brajesh S. Yadav, P. Rai, D. S. Misra, Vivek Pancholi et I. D. Samajdar, « Hexagonal diamond synthesis on h-GaN strained films », Applied Physics Letters, vol. 89, no 7, , p. 071911 (DOI 10.1063/1.2218043, Bibcode 2006ApPhL..89g1911M)
- (en) Nur, Yusuf, Michael Pitcher, Semih Seyyidoğlu et Levent Toppare, « Facile Synthesis of Poly(hydridocarbyne): A Precursor to Diamond and Diamond-like Ceramics », Journal of Macromolecular Science Part A, vol. 45, no 5, , p. 358 (DOI 10.1080/10601320801946108)
- (en) Nur, Yusuf, Halime M. Cengiz, Michael W. Pitcher et Levent K. Toppare, « Electrochemical polymerizatıon of hexachloroethane to form poly(hydridocarbyne): a pre-ceramic polymer for diamond production », Journal of Materials Science, vol. 44, no 11, , p. 2774 (DOI 10.1007/s10853-009-3364-4, Bibcode 2009JMatS..44.2774N)
- « Ils fabriquent un diamant plus rigide que les diamants naturels », sur Sciencepost, (consulté le )
- (en) Péter Németh, Laurence A. J. Garvie, Toshihiro Aoki et Natalia Dubrovinskaia, « Lonsdaleite is faulted and twinned cubic diamond and does not exist as a discrete material », Nature Communications, vol. 5, no 1, , p. 5447 (ISSN 2041-1723, DOI 10.1038/ncomms6447, lire en ligne, consulté le )
