Lonsdaleita Una forma rara de diamante finalmente aclarada

La lonsdaleita, a veces llamada «diamante hexagonal», es un alótropo del carbono en estado sólido. Debe su nombre a Kathleen Lonsdale, la famosa química y cristalóloga británica. Mientras que el diamante adopta una red cúbica clásica, la lonsdaleita se distingue por su estructura de cristal hexagonal, una estructura que se dice que la hace más dura y resistente que el diamante normal. Las partículas microscópicas de este mineral se encuentran en las urelitas, un tipo raro de meteorito rocoso. El descubrimiento es el tema de un artículo. en revisión procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. » Este estudio prueba de manera concluyente que la lonsdaleita existe en la naturaleza «,» Dougal McCulloch dijo:director de Microscopy and Microanalysis Facility en RMIT y coautor del artículo.

Lonsdaleita, cristales de diamante más pequeños que un cabello humano

La lonsdalita se identificó por primera vez en 1967 en el cráter del meteorito Canyon Diablo en Arizona. Pero los cristales detectados eran muy pequeños, del orden de unos pocos nanómetros. No pudieron confirmar que efectivamente eran un diamante hexagonal.

Usando técnicas avanzadas de microscopía electrónica, McCulloch y su equipo en RMIT, el investigador Alan Salk y el Dr. Matthew Field examinaron 18 muestras de meteoritos. Han mapeado la distribución relativa de launcdalita, diamante y grafito en estas rocas. » Los urilitos son probablemente la única gran serie que tenemos de muestras del manto del planeta enano. Generalmente contiene más diamantes que cualquier otra roca conocida. Subrayar investigadores.

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En cuatro de estas muestras, del noroeste de África, encontraron los cristales de lonsdalita más grandes conocidos hasta la fecha. Algunos de ellos miden hasta un micrómetro. Es mucho más fino que un cabello humano, pero 1000 veces más grande que los cristales descubiertos anteriormente.

Los investigadores no solo pudieron confirmar finalmente la estructura hexagonal del cristal, sino que también revelaron procesos de formación no descritos anteriormente. Al fotografiar rebanadas intactas de meteoritos, pudieron obtener instantáneas de cómo se formaron estos cristales. Esto probablemente les permitirá reproducir estos procesos en el laboratorio.

El resultado de una colisión catastrófica.

Según la composición química de los meteoritos estudiados, estos cristales de lonsdaleita probablemente se formaron en el manto de un planeta enano del sistema solar interior, ahora extinto.

Los investigadores se refieren al «proceso de deposición de vapor químico supercrítico». Esto pudo haber sucedido en el planeta enano poco después de su catastrófica colisión. Los datos ya indican que los cristales son el resultado de una reacción entre el grafito —otra forma de carbono, hecho de láminas hexagonales sueltas— y el fluido supercrítico formado por carbono, hidrógeno, oxígeno y azufre, a presiones moderadas.

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Es posible que este líquido fuera el resultado de la caída de un enorme asteroide sobre el planeta enano. Este otoño lo dividió en varios fragmentos hace unos 4.500 millones de años. Cuando el planeta se estrelló, la caída de presión, así como las altas temperaturas, liberaron el fluido supercrítico. La reacción continua durante el enfriamiento favoreció la sustitución parcial de nesdalita por diamante y grafito.

Incluso si opera a una presión más alta (1 a 100 bar), este proceso de formación (grafito → Lonsdalita → diamante + grafito) es similar al que se produce en los diamantes sintéticos. McCulloch explica: La deposición química de vapor es una de las formas en que se fabrican los diamantes en un laboratorio, principalmente cultivándolos en una sala especializada. «.

Extrema dureza, ideal para la industria

Más precisamente, el método consiste en colocar una capa de diamante en una cámara en la que la presión de la atmósfera suele ser una décima parte. El hidrógeno y el metano se inyectan en la cámara y luego el grupo se ioniza usando un vacío de microondas. Las partículas que componen el plasma son absorbidas por la capa inicial, que crece poco a poco. Los investigadores creen que algunas modificaciones podrían hacer posible producir lonsdaleita en lugar de diamante.

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El profesor Andy Tomkins, geólogo de la Universidad de Monash y coautor del estudio, dijo que los hallazgos también ayudaron a resolver un enigma de larga data sobre cómo se forman las fases de carbono de la urelita.

El equipo especuló que la estructura hexagonal de los átomos de Lonsdaleite podría hacerlo más y más duro que el diamante normal. Estos tienen una estructura cúbica. Ahora confirma que la estructura inusual de Lonsdalite lo hace un 60% más duro que los diamantes normales. Comprender el proceso de su formación puede ayudar a implementar nuevas técnicas para fabricar materiales ultraduros. Estas aplicaciones pueden ser mineras e industriales. Conducirán, por ejemplo, a hojas de sierra, brocas u otras piezas pesadas de la máquina.