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スティショバイト

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Stishovite
Crystal structure of stishovite
分類 テクトケイ酸塩鉱物
シュツルンツ分類 4.DA.40 (Oxides)
化学式 SiO2
結晶系 正方晶系
対称 P42/mnm (No. 136)
単位格子 a = 4.1772(7),
c = 2.6651(4) [Å]; Z = 2
モース硬度 9–9.5[1]
光沢 ガラス質
色 （純度が高い物は）無色
透明度 透明か半透明
比重 4.287
光学性 Uniaxial (+)
屈折率 nω = 1.799–1.800 nε = 1.826–1.845
複屈折 δ = 0.027
融点 （分解）
文献 [2][3][4]
プロジェクト:鉱物／Portal:地球科学
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スティショバイト（stishovite、スティショフ石）は、鉱物の一種。化学組成は SiO2（二酸化ケイ素）、結晶系は正方晶系。地表では存在が稀であるが、マントル遷移層から下部マントル程度の高圧条件下では二酸化ケイ素はスティショバイト構造をとると考えられている[5][6][7]。

隕石が地表に衝突した際にも生成する。例えば、1962年にバリンジャー隕石孔から発見されている[8][9] 。

名前は、ロシアの鉱物学者 Sergey M. Stishov にちなむ。

性質・特徴

石英を含んだ岩石への超高速度隕石衝突の影響によって、非常に高い衝撃圧（100kbar = 10GPa以上）と高温（1,200℃以上）で形成される、二酸化ケイ素の結晶形の一つ。

ケイ素原子は非常な高圧下では6個の酸素原子が配位した八面体構造をとることもある。1961年にソ連のS.M.StishovとS.V.Popovaが1200 ℃、160 kbarという条件下で人工的な合成に成功したのがスティショバイトである。

硬度

長い間、最も硬い酸化物（ヴィッカース硬度30GPa）とされてきたが[1]、2002年に亜酸化硼素（英語版）(ヴィッカース硬度30～45GPa)が見つかったことから座を明け渡した[10][11]。

超硬度材料として切削工具に利用される炭化タングステンよりも硬いことはわかっていたが割れやすいため、これらの用途には通常使用が考えられてこなかった。しかし、ナノ多結晶スティショバイトセラミックの割れにくさの指標（破壊靭性）が10～13 MPa · m1/2という高い結果を示し割れにくいことが判明したことから、性質の解明と応用が考えられている[12][13]。

フッ化水素

フッ化水素と反応しないことから、石英と分離する際に使用される[9]。

脚注

  1. 1 2 Luo, Sheng-Nian; Swadener, J.G.; Ma, Chi; Tschauner, Oliver (2007). “Examining crystallographic orientation dependence of hardness of silica stishovite”. Physica B: Condensed Matter 399 (2): 138. Bibcode: 2007PhyB..399..138L. doi:10.1016/j.physb.2007.06.011. and references therein
  2. ↑ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W. et al., eds (1995). “Stishovite” (PDF). Handbook of Mineralogy. II (Silica, Silicates). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 0962209716 December 5, 2011閲覧。
  3. ↑ Stishovite. Mindat.org
  4. ↑ Stishovite. Webmineral.com
  5. ↑ 参考: http://www.geo.arizona.edu/xtal/geos306/fall06-11.htm
  6. ↑ 八木健彦、近藤忠、宮島延吉、亀卦川卓美、"下部マントル深部条件下における高温高圧X線回折実験" , PHOTON FACTORY NEWS Vol.20 No.3 NOV. 2002 PDF
  7. ↑ Dmitry L. Lakshtanov et al. "The post-stishovite phase transition in hydrous alumina-bearing SiO2 in the lower mantle of the earth" PNAS 2007 104 (34) 13588-13590; doi:10.1073/pnas.0706113104
  8. ↑ Funamori, N.; Jeanloz, R.; Miyajima N.; Fujino K. (2000). "Mineral assemblages of basalt in the lower mantle". J. Geophs. Res. - Solid Earth 105 (B11): 26037–26043. 要旨
  9. 1 2 Fleischer, Michael (1962). “New mineral names” (PDF). American Mineralogist (Mineralogical Society of America) 47 (2): 172–174.
  10. ↑ He, Duanwei; Zhao, Yusheng; Daemen, L.; Qian, J.; Shen, T. D.; Zerda, T. W. (2002). “Boron suboxide: As hard as cubic boron nitride”. Applied Physics Letters 81 (4): 643. doi:10.1063/1.1494860.
  11. ↑ He, D., Zhao, Y., Daemen, L., et al. Boron suboxide: As hard as cubic boron nitride. // Appl. Phys. Lett. - 2002. - 81, N 4. - P. 643-645
  12. ↑ Newton2014年11月号 128～120p
  13. ↑ 硬さと割れにくさ両立したセラミックス実現に道―わずかな亀裂進展で靭性が急激に増すことを発見―（東京工業大学）

参考文献

関連項目