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Lonsdaléite

Lonsdaléite
Catégorie I : Éléments natifs[1]
Général
Classe de Strunz
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.

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

Le nom de « lonsdaléite » vient de Kathleen Lonsdale (1903-1971), cristallographe anglaise[5].

Propriétés

Structure cristalline

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

La lonsdaléite est 58 % plus dure que le diamant.

La dureté du lonsdaléite dépend de sa pureté, de la perfection et de l'orientation de sa structure cristalline.

Notes et références

  1. La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
  2. Lonsdaleite, sur mindat.org.
  3. Lonsdaleite Mineral Data.
  4. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  5. a et b Maxime Lambert, « Le diamant n'est plus le matériau naturel le plus dur », Maxisciences, (consulté le ).
  6. (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)
  7. (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)
  8. (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)
  9. (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)
  10. (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)
  11. (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)
  12. (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)
  13. « Ils fabriquent un diamant plus rigide que les diamants naturels », sur Sciencepost, (consulté le )
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