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| モアッサナイト | |
|---|---|
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| 一般的な | |
| カテゴリ | 鉱物種 |
| 式 （繰り返し単位） | シリコンカーバイド |
| IMAシンボル | モイ[1] |
| ストルンツ分類 | 1.DA.05 |
| 結晶系 | 6Hポリタイプ、最も一般的なもの：六角形 |
| クリスタルクラス | 6Hポリタイプ：2六角錐形（6mm） HM記号：（6mm） |
| 空間群 | 6Hポリタイプ: P6 3 mc |
| 識別 | |
| 色 | 無色、緑、黄色 |
| クリスタル習慣 | 一般的に他の鉱物の包有物として発見される |
| 胸の谷間 | (0001) 不明瞭 |
| 骨折 | 貝殻状亀裂 - 石英など、表面が滑らかに曲がっている脆い材料に発生する亀裂 |
| モース 硬度 | 〜9.5 |
| 光沢 | アダマンタイトから金属へ |
| 連勝 | 緑がかった灰色 |
| 透けて見える | 透明 |
| 比重 | 3.218–3.22 |
| 屈折率 | ω = 2.654 ε = 2.967 |
| 複屈折 | 0.313（6Hフォーム） |
| 分散 | 0.104 |
| 紫外線 蛍光 | オレンジレッド |
| 融点 | 2730 °C (分解) |
| 溶解度 | なし |
| その他の特徴 | 放射性ではない、反磁性 |
| 参考文献 | [2] [3] [4] |
モアッサナイト（/ ˈ m ɔɪ s ə ˌ n aɪ t /）[5]は、天然に存在するシリコンカーバイドとそのさまざまな結晶多形です。化学式はSiCで、1893年にフランスの化学者アンリ・モアッサンによって発見された希少鉱物です。シリコンカーバイドまたはモアッサナイトは、その硬度、光学特性、熱伝導性により、商業および工業用途に有用です。
背景
鉱物モアッサナイトは、 1893年にアリゾナ州キャニオンディアブロにある隕石クレーターの岩石サンプルを調べていたアンリ・モアッサンによって発見されました。最初、彼は結晶をダイヤモンドと誤って識別しましたが、1904年に結晶が炭化ケイ素であると特定しました。[6] [7]人工の炭化ケイ素は、モアッサンの発見のわずか2年前の1891年にエドワード・G・アチソン によって研究室で合成されていました。[8]
炭化ケイ素の鉱物形態は、後年モアッサンの名誉を称えて命名されました。
地質学的発生
天然のモアッサナイトは非常に稀少です。1950年代までは、炭素質コンドライト隕石[9]に含まれるプレソーラー粒子以外にモアッサナイトの供給源は見つかりませんでした。その後、1958年にワイオミング州の上部マントルグリーンリバー層でモアッサナイトが発見され、翌年にはロシア極東のヤクーチアのダイヤモンド鉱山の超塩基性岩石キンバーライトの 包有物として発見されました[10] 。 しかし、1986年になってもアメリカの地質学者チャールズ・ミルトンはモアッサナイトの自然界での存在に疑問を呈していました[11] 。
発見によれば、ダイヤモンド、捕獲岩、およびランプライトなどの超塩基性岩石の包有物として自然に発生することが分かっています。[12]
隕石
マーチソン隕石で発見されたシリコンカーバイド粒子の分析により、炭素とシリコンの異常な同位体比が明らかになり、太陽系外の地球外起源であることが示唆されました。[13]これらのシリコンカーバイド粒子の99％は、炭素が豊富な漸近巨星分枝の周囲に発生しています。赤外線スペクトルから推測されるように、シリコンカーバイドはこれらの星の周囲でよく見られます。[14]キャニオンディアブロ隕石やその他の場所でのシリコンカーバイドの発見は、人工の研磨工具によるカーボランダム（SiC）汚染が発生したため、長い間遅れていました。[12]
物理的特性
結晶構造はダイヤモンドに似た強力な共有結合で保持されており[6] 、これによりモアッサナイトは52.1ギガパスカルまでの高圧に耐えることができます。[6] [15]色は多様で、ダイヤモンドのカラーグレーディングスケールではDからKの範囲で等級分けされています。[16]
出典
天然素材が非常に不足しているため、 現在、シリコンカーバイドのすべての用途では合成素材が使用されています。
ケイ素と炭素の結合が実際に自然界に存在するかもしれないという考えは、早くも1824年にスウェーデンの化学者イェンス・ヤコブ・ベルセリウスによって初めて提唱された（Berzelius 1824）。 [17] 1891年、エドワード・グッドリッチ・アチソンは、研磨材および切削材としてダイヤモンドの代替となる実用的な鉱物を生成した。[18]モアッサナイトは、ダイヤモンドよりわずかに硬度が低く、立方晶窒化ホウ素やホウ素に匹敵する硬度を持つ、知られている中で最も硬い物質の1つであるため、これは可能であった。純粋な合成モアッサナイトは、プレセラミックポリマーポリ（メチルシリン）の熱分解からも生成でき、コバルト金属粉末などの結合マトリックスを必要としない。
単結晶シリコンカーバイドは、特定の形態では、高性能半導体デバイスの製造に使用されています。シリコンカーバイドの天然資源は希少であり、特定の原子配列のみが宝石学の用途に有用であるため、1987年に設立されたノースカロライナ州に拠点を置くCree Research, Inc.は、シリコンカーバイドの大型単結晶を製造する商業プロセスを開発しました。Creeは、主に電子機器用途の単結晶シリコンカーバイドの成長における世界的リーダーです。[19]
1995年、チャールズ・エリック・ハンターが率いるC3 Inc.は、宝石品質のモアッサナイトを販売するためにチャールズ・アンド・コルバードを設立しました。チャールズ・アンド・コルバードは、ノースカロライナ州でC3 Inc.が最初に申請した米国特許US5723391 Aに基づいて合成モアッサナイトを製造・販売した最初の会社です。[20]
アプリケーション
モアッサナイトは、チャールズ＆コルバード（旧称C3 Inc.）がラボで製造されたシリコンカーバイド宝石の製造および販売の特許を取得し、そうした最初の企業となった1998年に、ダイヤモンドの代替品としてジュエリー市場に導入されました。2018年までに、世界中の元のプロセスの特許はすべて失効しました。 [21] [22] [23]チャールズ＆コルバードは現在、 Forever One、Forever Brilliant、およびForever Classicの商標でモアッサナイトのジュエリーとルースジェムを製造、販売しています。[24]他のメーカーは、 Amoraなどの商標名でシリコンカーバイド宝石を販売しています。
鉱物の硬度を表すモース硬度スケール（ダイヤモンドが最大硬度の 10）では、モアッサナイトは 9.25 と評価されています。 [4] ダイヤモンドの代替品として モアッサナイトは、ダイヤモンドを超える光学特性を備えています。天然ダイヤモンドの抽出に使用される高価な採掘方法を必要とせず、ダイヤモンドよりも安価な代替品として販売されています。その特性の一部はダイヤモンドと非常に似ているため、モアッサナイトは偽造ダイヤモンドとして使用されることがあります。特に熱伝導率の測定に基づく検査機器では、ダイヤモンドと同様の結果が得られる場合があります。ダイヤモンドとは対照的に、モアッサナイトはサーモクロミズムを示し、徐々に加熱すると、約 65 °C (150 °F) から一時的に色が変わります。より実用的なテストは電気伝導率の測定で、モアッサナイトの方が高い値を示します。モアッサナイトは複屈折性（つまり、材料を通過する光が光源の偏光に応じて別々のビームに分割される）があり、簡単に見ることができますが、ダイヤモンドはそうではありません。[25]
モアッサナイトは硬いため、高圧実験でダイヤモンドの代わりとして使用できます（ダイヤモンドアンビルセルを参照）。[6]大きなダイヤモンドは通常、アンビルとして使用するには高価すぎるため、大容量の実験ではモアッサナイトがよく使用されます。合成モアッサナイトは、熱伝導率がダイヤモンドに似ているため、電子および熱用途でも興味深いものです。 [15]高出力シリコンカーバイド電子デバイスは、モーター、アクチュエータ、エネルギー貯蔵またはパルス電力システムに使用される保護回路の設計に使用されることが期待されています。 [26]また、熱ルミネッセンスを示すため、[27]放射線量測定にも役立ちます。[28]
参照
参考文献
- ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認鉱物記号」. Mineralogical Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ モアッサナイト。Webmineral
- ^ モアッサナイト。ミンダット
- ^ ab アンソニー、ジョン W.、ビドー、リチャード A.、ブラッド、ケネス W.、ニコルズ、モンテ C. (編)「モアッサナイト」Wayback Machineで 2016-03-03 にアーカイブ。鉱物学ハンドブック。アメリカ鉱物学会
- ^ 「モアッサナイト」。オックスフォード英語辞典（オンライン版）。オックスフォード大学出版局。 （サブスクリプションまたは参加機関のメンバーシップが必要です。）
- ^ abcd Xu J. & Mao H. (2000). 「モアッサナイト：高圧実験の窓」. Science . 290 (5492): 783–787. Bibcode :2000Sci...290..783X. doi :10.1126/science.290.5492.783. PMID 11052937.
- ^ モアッサン、アンリ (1904)。 「カニョン・ディアブロの新たな発見」。レンドゥスをコンプします。139 : 773–786。
- ^ スミス、ケイディ。「シリコンカーバイドの歴史と応用」。モアッサナイト＆カンパニー。 2016年2月2日閲覧。
- ^ 横山 孝文; ライ VK; アレクサンダー CM O'D.; ルイス RS; カールソン RW; シャーリー SB; ティエメンズ MH; ウォーカー RJ (2007 年 3 月)。「炭素質コンドライトの核合成 Os 同位体異常」(PDF)。第 38 回月惑星科学会議(1338): 1151。書誌コード:2007LPI....38.1151Y。
- ^ バウアー、J.フィアラ、J. Hřichová、R. (1963)。 「天然α-炭化ケイ素」。アメリカの鉱物学者。48 : 620–634。
- ^ Belkin, HE; Dwornik, EJ (1994). 「チャールズ・ミルトンの追悼 1896年4月25日 - 1990年10月」(PDF) . American Mineralogist . 79 : 190–192.
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- ^ ケリー、ジム。シリコンカーバイドの天体物理学的性質。chem.ucl.ac.uk
- ^ グリーン、デイブ。「モアッサナイトはダイヤモンドテスターに合格するか？ | 最良のテストオプション」。2019年9月21日閲覧。
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- ^ Read P. (2005). 宝石学. マサチューセッツ州: Elsevier Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-6449-3。
- ^ 「シリコンカーバイド – 星よりも古い」。
- ^ 「シリコンカーバイド | 化合物」。
- ^ 「モアッサナイトの歴史」。
- ^ 「シリコンカーバイド宝石」。
- ^ 米国特許 5762896、ハンター、チャールズ エリック & ヴェルビースト、ダーク、「単結晶宝石の硬度、屈折率、研磨、および結晶化」
- ^ 米国期限切れ 5723391、ハンター、チャールズ エリック & ヴェルビースト、ダーク、「シリコンカーバイド宝石」
- ^ 「モアッサナイト宝石の特許制限（国別および有効期限年別）」。ダイヤモンドよりも優れている。
- ^ 「モアッサナイトの権利」。プロフェッショナルジュエラーマガジン。1998年5月。2023年1月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年10月24日閲覧。
- ^ 「ダイヤモンド類似品比較表」。gemsociety.org 。国際宝石協会。
- ^ Bhatnagar, M.; Baliga, BJ (1993). 「パワーデバイス用6H-SiC、3C-SiC、およびSiの比較」. IEEE Transactions on Electron Devices . 40 (3): 645–655. Bibcode :1993ITED...40..645B. doi :10.1109/16.199372.
- ^ Godfrey-Smith, DI (2006年8月1日). 「炭化ケイ素の単結晶であるモアッサナイトの遡及的および法医学的線量測定への適用性」.放射線測定. 41 (7): 976–981. Bibcode :2006RadM...41..976G. doi :10.1016/j.radmeas.2006.05.025. 2020年7月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年12月23日閲覧。
- ^ Bruzzia, M.; Navab, F.; Piniac, S.; Russoc, S. (2001 年 12 月 12 日). 「放射線量測定における高品質 SiC の応用」.応用表面科学. 184 (1–4): 425–430. Bibcode :2001ApSS..184..425B. doi :10.1016/S0169-4332(01)00528-1.
外部リンク
ウィキメディア・コモンズのモアッサナイト関連メディア