Lonsdaléite

La lonsdaléite est un minéral qui est, avec le diamant et le graphite, l'une des trois formes cristallisées naturelles du carbone. Le nom « lonsdaléite » vient de Kathleen Lonsdale (1903-1971), cristallographe anglaise.

Général
Lonsdaléite Catégorie I : Éléments natifs[1]

Classe de Strunz	1.CB.10b
Formule chimique	C [Polymorphes]
Identification
Masse formulaire[2]	12,0107 ± 0,0008 uma C 100 %,
Classe cristalline et groupe d'espace	dihexagonale-dipyramidale $6/m\ 2/m\ 2/m$
Système cristallin	hexagonal
Échelle de Mohs	3[3] ou 7-8[4]
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 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 février 2009, 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].

Structure cristalline de la lonsdaléite.

Notes et références

La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
Lonsdaleite, sur mindat.org.
Lonsdaleite Mineral Data.
Maxime Lambert, « Le diamant n'est plus le matériau naturel le plus dur », Maxisciences, 20 février 2009 (consulté le 10 octobre 2017).
(en) Bundy, F. P. et J. S. Kasper, « Hexagonal Diamond—A New Form of Carbon », Journal of Chemical Physics, vol. 46, n^o 9,‎ 1967, 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, n^o 4,‎ 2002, 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, n^o 12,‎ 1995, p. 1706 (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, n^o 6,‎ 1998, 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, n^o 7,‎ 2006, 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, n^o 5,‎ 2008, 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, n^o 11,‎ 2009, p. 2774 (DOI 10.1007/s10853-009-3364-4, Bibcode 2009JMatS..44.2774N)

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[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] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[3] Lonsdaleite, sur mindat.org.

[4] Lonsdaleite Mineral Data.

[5] Maxime Lambert, « Le diamant n'est plus le matériau naturel le plus dur », Maxisciences, 20 février 2009 (consulté le 10 octobre 2017).

[6] (en) Bundy, F. P. et J. S. Kasper, « Hexagonal Diamond—A New Form of Carbon », Journal of Chemical Physics, vol. 46, n^o 9,‎ 1967, 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, n^o 4,‎ 2002, 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, n^o 12,‎ 1995, p. 1706 (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, n^o 6,‎ 1998, 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, n^o 7,‎ 2006, 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, n^o 5,‎ 2008, 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, n^o 11,‎ 2009, p. 2774 (DOI 10.1007/s10853-009-3364-4, Bibcode 2009JMatS..44.2774N)