Лонсдейлит

Элементарная ячейка лонсдейлита

Лонсдейлит или алмаз гексагональный P6₃/mmc — одна из аллотропных модификаций углерода. Открыт в 1966 или ранее, первая публикация 1967. (Frondel, C.; U.B. Marvin (1967). «Lonsdaleite, a new hexagonal polymorph of diamond». Nature 214: 587—589) Одновременно он обнаружен в природе, в метеоритном кратере. В настоящее время группе американских и китайских ученых удалось доказать, что самый твердый на сегодняшний день материал — специально обработанный лонсдейлит. Он оказался на 58 процентов тверже алмаза. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение доступно на сайте physorg.com (Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; and Chen, Changfeng (2009). «Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite». Physical Review Letters 102)

Строение

Алмаз и лонсдейлит имеют одинаковые валентные углы, которые равны 109°28’16’’, длины связей у них равны 0,1545 нм, а координационное число — 4. Элементарная ячейка алмаза содержит восемь атомов углерода, а лонсдейлита — четыре.

Решетки алмаза и лонсдейлита отличаются способом упаковки. Для лонсдейлита характерна двухслойная упаковка типа (…АВАВ…), где каждый последующий тетраэдрический слой повернут на 60° по отношению к предыдущему. Для алмаза — трехслойная типа (…АВСАВС…), где все слои построены из одинаковых координационных тетраэдров. Алмаз в этом плане схож с α-графитом, только алмазная плоскость «гофрированная».

Укладка слоёв лонсдейлита

Укладка слоёв алмаза

Лонсдейлит относится к химическому классу металлоидов, химическая формула — С. Плотность лонсдейлита — 3,51 г/см³; не радиоактивен. Оптические свойства: прозрачный, коэффициент преломления от 2,40 до 2,41.

Свойства

Является самым твёрдым веществом, на 58 % превосходящем по жёсткости алмаз (лонсдейлит может выдержать нагрузку в 152 ГПа, в то время как алмаз — всего в 97 ГПа), однако маловероятно практическое использование из-за сложности его получения.

Под давлением атомы в решётке лонсдейлита перестраиваются таким образом, что объём образца остается неизменным, а его жёсткость увеличивается.

Получение

По мнению учёных, лонсдейлит формируется в момент столкновения метеорита с землей из графита, входящего в состав метеорита. Под действием очень больших температур и давления происходит превращение графита в алмаз, но при этом гексагональная решётка графита сохраняется. В течение долгого времени лонсдейлит получали исключительно из графита путём колоссального сжатия, но позже было доказано, что «гексагональный алмаз» также может быть получен из кубического алмаза.

История

Назван в честь Кэтлин Лонсдейл, британского кристаллографа.

См. также

• Изомерия