Gibt es das Mineral Lonsdaleit überhaupt?

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Das Mineral Lonsdaleit, das gerne auch als hexagonaler Diamant bezeichnet wird, ist eines der selteneren kristallinen Formen des Kohlenstoffs. So dachte man zumindest bisher, denn jetzt gibt es wohl durchaus ernstzunehmende Hinweise, dass Lonsdaleit ein Phantom der Mineralienwelt ist
Erstmals gefunden wurde Lonsdaleit 1967, und zwar im Barringer Meteoritenkrater. Das ist kein Zufall, denn das zu seiner Entstehung benötigt das Mineral enorme Drucke. Folgerichtig gilt das zu Ehren der irischen Kristallografin Kathleen Lonsdale benannte Mineral auch als Indikatormineral bei der Identifikation von Impaktkratern.

Meteor

Der Barringer Krater aus der Vogelperspektive. D. Roddy, U.S. Geological Survey (http://www.solarviews.com/cap/earth/meteor.htm) [Public domain], via Wikimedia Commons

In jüngster Zeit gibt es aber durchaus Zweifel, ob es sich bei Lonsdaleit wirklich um ein eigenständiges Mineral handelt. Vielmehr könnte es sich um einen normalen Diamanten handeln, also um kubisch kristallisierten Kohlenstoff, der jedoch eine verzerrte Kristallstruktur aufweist. Interessanter Weise zeigen auch mikrokristalline Diamanten, die man am Bayerischen Geoinstitut an der Universität Bayreuth hergestellt hat, die selben Eigenschaften bezüglich Härte und Wärmeleitfähigkeit auf, die man bislang Lonsdaleit zugeschrieben hat.

 

Diese Diamanten lassen aber unter Rastertransmissionselektronenmikroskop (RTEM) eine deutlich gestörte kubische Kristallstruktur erkennen. Als man diese Proben mit Lonsdaleitproben aus dem Canyon Diablo Meteoriten verglich, stelle sich auch da heraus, dass die Interpretation als hexagonaler Kohlenstoff nicht unbedingt zwingend ist. Die Beugungsmuster lassen sich nämlich auch hier als gestörte kubische Kristallstruktur lesen. Mit anderen Worten: das Mineral Lonsdaleit könnte ebenso gut ein „normaler“ Diamant sein, der Stapelfehler in seiner Kristallstruktur aufweist und sehr stark verzwillingt ist.

Natalia Dubrovinskaia von der Universität Bayreuth zufolge sind daher auch alle Versuche in der Vergangenheit gescheitert, die Lonsdaleit künstlich erzeugen wollten, auch wenn es verschiedentlich Meldungen (hier und hier zum Beispiel) darüber gab. Inwiefern das stimmt, kann ich hier nicht ganz beurteilen.

Lonsdaleit war für die Materialwissenschaften von erheblichem Interesse, weil es einige außergewöhnliche Eigenschaften zeigte. So ist seine 100-Fläche rund 58% härter als normaler, kubischer Diamant, gleichzeitig ist Lonsdaleit bis 152 GPa stabil, während kubischer Diamant “nur” bis 97 GPs stabil ist. Allerdings dürfte sich die Trauer wohl in Grenzen halten, denn eigentlich ist es für eine Anwendung ziemlich egal, ob es sich um hexagonal kristallisierten oder um polikristallinen kubischen Diamanten handelt. Und wenn die gemeldeten Synthesen von Lonsdaleit wirklich eben polykristalliner kubischer Diamant waren, ist zumindest für eine technische Anwendung nichts verloren. Und auch in der Mineralogie dürfte der verlust einer Mineralspezies kaum ins Gewicht fallen. Im September waren (noch mit Lonsdaleit) laut IMA 4963 Mineralspezies bekannt und registriert.

 

Németh P, Garvie LA, Aoki T, Dubrovinskaia N, Dubrovinsky L, & Buseck PR (2014). Lonsdaleite is faulted and twinned cubic diamond and does not exist as a discrete material. Nature communications, 5 PMID: 25410324

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen.

Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

9 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Ob hexagonal oder verzerrt kubisch: Die gesamten Materialeigenschaften machen doch das Mineral aus, nicht allein die Struktur. Also wäre Lonsdaleit doch immer noch Lonsdaleit, nur halt mit anderer Kristallstruktur. Oder seh ich da was falsch?

    • Nicht ganz. Um ein eigenständiges Mineral zu sein, muss schon eine eigene, vom kubischen Diamanten unterscheidbare Struktur vorliegen. Einfach ein paar Kristallfehler und Verzwillingungen reichen nicht.

  2. Wie sieht es denn da mit Carbonados aus? Die sind doch eigentlich auch “nur” polykristalline, verschmutzte Diamantaggregate mit interessanten physikalischen Eigenschaften. Mineral oder nicht ?

  3. Fuer bestimmte Bedingungen in Laser-getriebenen Schockexperimenten (P>100 GPa) an orientiertem Graphit, bei denen in diesem Jahr in-situ X-ray diffraction mit einem XFEL aufgenommen wurde, sieht es gut aus, dass genau das geforderte gesehen wurde: Kein Diamant , dafuer zwei klare Beugungssignaturen, die sehr gut zu komprimiertem Lonsdaleite und passen.

    Kurz: Zumindest fuer ein paar Nanosekunden nach einer 100 GPa+ Schockkompression scheint Lonsdaleite zu existieren (vorlaeufiges Ergebnis, Paper ist noch nicht draussen).

    Wirkliche Schockexperimente kommen einem Meteoriteneinschlag auch etwas naeher als dieses gemuetliche Komprimieren mit den Diamantstempeln. Also: Lonsdaleite noch nicht gleich abschreiben, wir arbeiten dran. 😉

  4. Pingback:Reine Theorie: Härter als Diamanten - Das Wurster Weblog | Das Wurster Weblog

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