Lonsdaléite

Lonsdaléite
Catégorie I : Éléments natifs
Général
Classe de Strunz
1.CB.10b

1 ÉLÉMENTS NATIFS (et carbures, nitrudes, phosphures, siliciures)
 1.C Métalloïdes et non-métaux
  1.CB famille du carbone-silicium
   1.CB.10b Lonsdaleite C
groupe d'espace P 63/mmc
groupe ponctuel 6/m 2/m 2/m
Formule chimique C   [Polymorphes]
Identification
Masse formulaire 12,0107 ± 0,0008 uma
C 100 %,
Système cristallin hexagonal
Classe cristalline et groupe d'espace dihexagonale-dipyramidale
Échelle de Mohs 7-8,
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, l'une des trois formes cristallisées naturelles du carbone avec le diamant et le graphite. Son nom est un hommage à la cristallographe britannique Kathleen Lonsdale (1903-1971).

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 est découverte en 1967 dans le cratère d'impact de Canyon Diablo, en Arizona (États-Unis).

En , une équipe internationale de chercheurs, menée par Zicheng Pan à l'université Jiao-tong de Shanghai, montre 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.

Synthèse

Plusieurs méthodes de synthèse chimique sont connues, la première depuis au moins 1966 : compression à haute température de graphite ou de diamant, dépôt chimique en phase vapeur,,, décomposition thermique d'un polymère de poly(hydridocarbyne) sous argon à pression atmosphérique à 1 000 °C,.

La lonsdaléite naturelle et les premières lonsdaléites synthétiques sont des composants hautement désordonnés parmi des mélanges fragiles et hétérogènes d'autres structures nanocarbonées, ce qui empêche la détermination de leur structure cristalline. En 2025, la compression et le chauffage de monocristaux de graphite de haute qualité, dans des conditions quasi hydrostatiques, permet de produire des cristaux de 0,1 à 1 mm, avec seulement quelques traces de diamant cubique.

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.

Dureté

La lonsdaléite serait en théorie 58 % plus dure que le diamant. Cependant cette propriété est remise en question puisque la lonsdaléite 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.

La dureté de la 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. ↑ 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.
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  14. ↑ (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 )