La moissanita ( / ˈmɔɪsəˌnaɪt / ) [5] es carburo de silicio de origen natural y sus diversos polimorfos cristalinos. Tiene la fórmula química SiC y es un mineral raro , descubierto por el químico francés Henri Moissan en 1893. El carburo de silicio o moissanita es útil para aplicaciones comerciales e industriales debido a su dureza , propiedades ópticas y conductividad térmica .
El mineral moissanita fue descubierto por Henri Moissan mientras examinaba muestras de rocas de un cráter de meteorito ubicado en Canyon Diablo , Arizona , en 1893. Al principio, identificó erróneamente los cristales como diamantes , pero en 1904 identificó los cristales como carburo de silicio. [6] [7] El carburo de silicio artificial había sido sintetizado en el laboratorio por Edward G. Acheson en 1891, solo dos años antes del descubrimiento de Moissan. [8]
La forma mineral de carburo de silicio recibió el nombre en honor a Moissan más adelante en su vida.
En su forma natural, la moissanita sigue siendo muy rara. Hasta la década de 1950, no se había encontrado otra fuente de moissanita que no fuera en forma de granos presolares en meteoritos de condrita carbonácea [9] . Luego, en 1958, se encontró moissanita en la Formación Green River del manto superior en Wyoming y, al año siguiente, como inclusiones en la roca ultramáfica kimberlita de una mina de diamantes en Yakutia en el Lejano Oriente ruso. [10] Sin embargo, la existencia de moissanita en la naturaleza fue cuestionada hasta 1986 por el geólogo estadounidense Charles Milton. [11]
Los descubrimientos muestran que se presenta de forma natural como inclusiones en diamantes, xenolitos y otras rocas ultramáficas como la lamproíta . [12]
El análisis de los granos de carburo de silicio encontrados en el meteorito Murchison ha revelado proporciones isotópicas anómalas de carbono y silicio, lo que indica un origen extraterrestre fuera del Sistema Solar . [13] El 99% de estos granos de carburo de silicio se originan alrededor de estrellas gigantes asintóticas ricas en carbono. El carburo de silicio se encuentra comúnmente alrededor de estas estrellas, como se deduce de sus espectros infrarrojos . [14] El descubrimiento de carburo de silicio en el meteorito Canyon Diablo y otros lugares se retrasó durante mucho tiempo debido a que se había producido contaminación con carborundo (SiC) a partir de herramientas abrasivas fabricadas por el hombre . [12]
La estructura cristalina se mantiene unida mediante un fuerte enlace covalente similar a los diamantes, [6] que permite que la moissanita resista altas presiones de hasta 52,1 gigapascales . [6] [15] Los colores varían ampliamente y se clasifican del rango D al K en la escala de clasificación de color de diamantes . [16]
Todas las aplicaciones del carburo de silicio hoy en día utilizan material sintético , ya que el material natural es muy escaso.
La idea de que un enlace silicio-carbono podría de hecho existir en la naturaleza fue propuesta por primera vez por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius ya en 1824 (Berzelius 1824). [17] En 1891, Edward Goodrich Acheson produjo minerales viables que podrían sustituir al diamante como material abrasivo y de corte. [18] Esto fue posible, ya que la moissanita es una de las sustancias más duras conocidas, con una dureza justo por debajo de la del diamante y comparable con las del nitruro de boro cúbico y el boro . La moissanita sintética pura también se puede hacer a partir de la descomposición térmica del polímero precerámico poli(metilsilina) , sin requerir una matriz aglutinante, por ejemplo, polvo de metal de cobalto.
El carburo de silicio monocristalino, en ciertas formas, se ha utilizado para la fabricación de dispositivos semiconductores de alto rendimiento. Como las fuentes naturales de carburo de silicio son raras y solo ciertas configuraciones atómicas son útiles para aplicaciones gemológicas, Cree Research, Inc. , con sede en Carolina del Norte y fundada en 1987, desarrolló un proceso comercial para producir grandes cristales individuales de carburo de silicio. Cree es el líder mundial en el crecimiento de carburo de silicio monocristalino, principalmente para uso electrónico. [19]
En 1995, C3 Inc., una empresa dirigida por Charles Eric Hunter, formó Charles & Colvard para comercializar moissanita de calidad gema. Charles & Colvard fue la primera empresa en producir y vender moissanita sintética bajo la patente estadounidense US5723391 A, presentada por primera vez por C3 Inc. en Carolina del Norte. [20]
La moissanita se introdujo en el mercado de la joyería como una alternativa al diamante en 1998 después de que Charles & Colvard (antes conocida como C3 Inc.) recibiera patentes para crear y comercializar piedras preciosas de carburo de silicio cultivadas en laboratorio, convirtiéndose en la primera empresa en hacerlo. Para 2018, todas las patentes del proceso original en todo el mundo habían expirado. [21] [22] [23] Charles & Colvard actualmente fabrica y distribuye joyas de moissanita y gemas sueltas bajo las marcas comerciales Forever One , Forever Brilliant y Forever Classic . [24] Otros fabricantes comercializan piedras preciosas de carburo de silicio bajo nombres de marca registrada como Amora .
En la escala de dureza mineral de Mohs (con el diamante como extremo superior, 10), la moissanita tiene una calificación de 9,25. [4] Como alternativa al diamante, la moissanita tiene algunas propiedades ópticas que superan a las del diamante. Se comercializa como una alternativa de menor precio al diamante que no implica las costosas prácticas mineras utilizadas para la extracción de diamantes naturales. Como algunas de sus propiedades son bastante similares al diamante, la moissanita puede usarse como diamante falsificado. Los equipos de prueba basados en la medición de la conductividad térmica en particular pueden dar resultados similares al diamante. A diferencia del diamante, la moissanita exhibe un termocromismo , de modo que calentarla gradualmente hará que cambie de color temporalmente, comenzando alrededor de los 65 °C (150 °F). Una prueba más práctica es una medición de la conductividad eléctrica , que mostrará valores más altos para la moissanita. La moissanita es birrefringente (es decir, la luz enviada a través del material se divide en haces separados que dependen de la polarización de la fuente), lo que se puede ver fácilmente, y el diamante no. [25]
Debido a su dureza, se puede utilizar en experimentos de alta presión, como reemplazo del diamante (ver celda de yunque de diamante ). [6] Dado que los diamantes grandes suelen ser demasiado caros para ser utilizados como yunques, la moissanita se utiliza con más frecuencia en experimentos de gran volumen. La moissanita sintética también es interesante para aplicaciones electrónicas y térmicas porque su conductividad térmica es similar a la de los diamantes. [15] Se espera que los dispositivos electrónicos de carburo de silicio de alta potencia encuentren uso en el diseño de circuitos de protección utilizados para motores, actuadores y sistemas de almacenamiento de energía o de energía de pulso. [26] También exhibe termoluminiscencia , [27] lo que lo hace útil en dosimetría de radiación . [28]
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