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| デラフォサイト | |
|---|---|
 明るく反射するデラフォサイト微結晶で覆われたマトリックス上の個別のワインレッドの赤銅鉱結晶 | |
| 一般的な | |
| カテゴリ | 酸化鉱物 |
| 式 （繰り返し単位） | 銅FeO2 |
| IMAシンボル | デル[1] |
| ストルンツ分類 | 4.AB.15 |
| 結晶系 | 三角 |
| クリスタルクラス | 六角不等辺三角形 ( 3 m) HM記号: ( 3 2/m) |
| 空間群 | R3メートル |
| 単位セル | a = 3.04、c = 17.12 [Å]; Z = 3 |
| 識別 | |
| 色 | 黒 |
| クリスタル習慣 | 板状から等分結晶。ブドウ状殻、球状、粉状、塊状 |
| 姉妹都市 | {0001} で双子に連絡する |
| 胸の谷間 | {10 1 1}は不完全です |
| 粘り強さ | 脆い |
| モース 硬度 | 5.5 |
| 光沢 | メタリック |
| 連勝 | 黒 |
| 透けて見える | 不透明 |
| 比重 | 5.41 |
| 光学特性 | 一軸 |
| 多色性 | 明瞭; O = 淡い金褐色; E = ローズブラウン |
| その他の特徴 | 弱い磁性 |
| 参考文献 | [2] [3] [4] |
デラフォサイトは、化学式 CuFeO 2または Cu 1+ Fe 3+ O 2で表される銅鉄 酸化 物鉱物です。これは、一般式 ABO 2を持つデラフォサイト鉱物グループのメンバーであり、直線的に配位した A カチオンのシートがエッジ共有八面体層 (BO 6 ) の間に積み重ねられているのが特徴です。[5]デラフォサイトは、ABO 2グループの他の鉱物とともに、幅広い電気特性で知られており、その導電性は絶縁性から金属性までさまざまです。[5]デラフォサイトは通常、酸化銅と関連して結晶化する二次鉱物であり、一次鉱物として発生することはめったにありません。[5]
構成
デラフォサイトの化学式はCuFeO 2で、これは GS Bohart による純粋な鉱物の化学分析によって初めて決定されました。[6]彼が決定した比率は Cu:Fe:O=1:1:2 に非常に近く、銅よりわずかに鉄が多かったです。Rogers。[6] は、この事実をサンプル中の少量のヘマタイトに起因するものとしました。デラフォサイトの組成を決定するために、Rogers は Ziervogel 法を使用しました。Ziervogel 法は、亜酸化銅と硫酸銀を混ぜると金属銀の薄いフレークが生成される「スパングル反応」を調べることで亜酸化銅の存在をテストするために使用されます。Rogers が粉末状のデラフォサイトを硫酸銀溶液で加熱すると、スパングル反応が発生しました。デラフォサイトに対して考えられる唯一の酸化物は、亜銅と亜鉄です。Rogers は、鉄がラジカルとして酸素と結合し、ラジカルとしてのみ機能していると結論付けました。これはデラフォサイトの銅が第二銅ではなく第一銅の形であることを示している。したがって彼はデラフォサイトの組成はおそらく第一銅メタフェライト、CuFe 3+ O 2であると結論付けた。この組成は後にパブストによって結晶格子内のイオン間距離の測定によって確認された。[7]
構造
デラフォサイトおよびデラフォサイト グループの原子構造は、直線的に配位した A カチオンのシートが、エッジ共有の八面体層 (BO 6 ) の間に積み重なってできています。デラフォサイトの原子構造には、2 つの平面層が交互に存在します。2 つの層は、三角形のパターンの A カチオン 1 層と、c 軸に対して圧縮されたエッジ共有の BO 6八面体 1 層で構成されています。デラフォサイト構造は、平面層の積み重ねの方向に応じて2 つのポリタイプを持つことができます。2 つの A 層を各層が互いに対して 180° 回転して積み重ねると、空間群 P6 3 /mmc を持つ六方晶系の 2H タイプが形成されます。または、各層が互いに対して同じ方向に積み重ねられると、空間群R 3 m の菱面体晶系の 3R タイプになります。[5]
物理的特性
デラフォサイトの色は黒で、硬度は5.5、{10 1 1}方向に不完全な劈開があります。[2] Pabst [8]は、デラフォサイトの密度を5.52と計算しました。接触双晶は{0001}方向に観測されています。[2]単位格子パラメータは、a = 3.0351 Å、c = 17.166 Å、V = 136.94 Å 3と計算されました。[9]デラフォサイトは、板状から等次元の形状で、黒い条線と金属光沢があります。[6]デラフォサイトは、A陽イオン層の積み重ねに応じて、空間群R 3 mまたはP6 3 /mmcを持つことができる六方対称性を持っています。デラフォサイト化合物は、磁性イオンがB陽イオンの位置にあるときに磁気特性を持つことができます。[5]デラフォサイト化合物は、絶縁性や金属伝導性などの電気伝導性に関する特性も有する。デラフォサイト化合物は、その組成に基づいてp型またはn型の導電性を示すことができる。[5]
菱面体晶系（3R）、CuFeO 2 の特性：
- P型半導体、バンドギャップ1.47 eV
- 7.5 × 10の高い光吸収係数700 nmのバンドギャップ端付近では4 cm −1 。
- 1.8 × 10 19 cm −3という高いドーピングレベルでも34 cm 2 v −1 s −1という高い正孔移動度を実現します。
- 水環境下での安定性が良好です。
六方晶系（2H）、CuFeO 2の特性：
- 純粋な2H CuFeO 2は合成が非常に難しいため、その存在は不明である。[10]
合成
3R CuFeO 2は、固体反応、ゾルゲル法、蒸着法、水熱合成法によって合成されることが多いです。
純粋な2H CuFeO 2や他の2Hデラフォサイト型酸化物は合成が困難です。唯一の純粋な2H CuFeO 2結晶は、厚さ約100 nmの純粋な2H CuFeO 2ナノプレートであり、CuIとFeCl 3 ·6H 2 Oから100℃という低温で合成されました。[10]
応用
太陽電池：2H CuFeO 2はバンドギャップが1.33 eVで、吸収係数が3.8 × 10と高い。700 nmのバンドギャップ端付近で4 cm −1である。ITO / ZnO /2H CuFeO 2 /グラファイト/カーボンブラックからなる薄膜構造に配置すると光起電力効果が実証された。 [10]
その他の用途: CuFeO 2は地球上に豊富に存在する元素から作られており、水性環境での安定性に優れているため、CO 2の光電気化学的還元、太陽光による水の還元、リチウム電池のカソード材料として研究されてきた。3R相はある程度特徴付けられているが、 2H CuFeO 2については、 X線回折とFe 3+のe gおよびt 2g占有率の理論計算のみが利用可能である。[10]
地質学的発生
1873年、デラフォサイトはシベリアのエカテリンブルク地方でチャールズ・フリーデルによって発見されました。[11] 発見以来、アリゾナ州ビスビーの銅鉱山などで見つかるごく一般的な鉱物であることが判明しています。[6]デラフォサイトは通常は二次鉱物であり、銅鉱床の酸化地域で見つかることが多いですが、一次鉱物であることもあります。[2] [5]デラフォサイトは、ヘマタイト上に塊状の比較的明瞭な結晶として見つかります。[6]デラフォサイトはそれ以来、ドイツからチリまで世界中の鉱山で発見されています。[2]
名前の由来
デラフォサイトは1873年にチャールズ・フリーデルによって初めて発見され、Cu 2 O·Fe 2 O 3の組成が与えられました。[6]この鉱物は、フランスの鉱物学者で結晶学者のガブリエル・デラフォス（1796–1878）に敬意を表してデラフォサイトと名付けられました。 [5]デラフォスは、結晶の対称性と物理的特性の間に密接な関係があることを指摘したことで知られています。[12]
参照
参考文献
- ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認の鉱物記号」. Mineralogical Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ abcde Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C., eds. (1997). 「デラフォサイト」。鉱物学ハンドブック(PDF)。第 3 巻 (ハロゲン化物、水酸化物、酸化物)。米国バージニア州シャンティリー: アメリカ鉱物学会。ISBN 0962209724。
- ^ デラフォサイト。Mindat.org
- ^ デラフォサイト。Webmineral
- ^ abcdefgh Marquardt, MA; Ashmore, NA; Cann, DP (2006). 「デラフォサイト構造の結晶化学と電気的特性」. Thin Solid Films . 496 (1): 146–156. Bibcode :2006TSF...496..146M. doi :10.1016/j.tsf.2005.08.316.
- ^ abcdef Rogers, A. (1913). 「デラフォサイト、アリゾナ州ビスビー産銅メタフェライト」. American Journal of Science . 35 (207): 290–294. Bibcode :1913AmJS...35..290R. doi :10.2475/ajs.s4-35.207.290.
- ^ Pabst, A. (1946). 「デラフォサイトの構造に関する注記」(PDF) . American Mineralogist . 23 (539–546).
- ^パブスト、アドルフ（1938年 ）。「デラフォサイトの結晶構造と密度」アメリカ鉱物学者。20 ：175-176。
- ^ Shannon, RD; Rogers, DB; Prewitt, CT (1971). 「貴金属酸化物の化学。I. ABO 2デラフォサイト化合物の合成と特性」.無機化学. 10 (4): 713. doi :10.1021/ic50098a011.
- ^ abcd Jin, Yi; Chuamanov, George (2016). 「 低温での純粋な2H CuFeO 2の溶液合成」 RSC Advances . 6 (31): 26392–26397. Bibcode :2016RSCAd...626392J. doi :10.1039/C6RA01901C.
- ^ Rogers, A. (1922). 「ネバダ州キンバリー産デラフォサイト」(PDF) . American Mineralogist . 7 : 102–104.
- ^ 1839: Gabriel Delafosse et Alfred Des Cloizeaux 2012-04-26 にWayback Machineでアーカイブ。 Institut de Mineralogie et de physique des milieus condensés、2009 年 3 月 19 日。