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Tetrataenita

La tetrataenita es una aleación metálica nativa compuesta de FeNi de tipo L10 químicamente ordenado , reconocida como mineral en 1980. [5] [6] El mineral recibe su nombre por su estructura cristalina tetragonal y su relación con la aleación de hierro y níquel, taenita , que es una fase químicamente desordenada (A1) con una red fcc subyacente. [7] La ​​tetrataenita es una de las fases minerales que se encuentran en el hierro meteórico . [8] [3] [9]

Formación

La tetrataenita se forma de forma natural en meteoritos de hierro que contienen taenita que se enfrían lentamente a una velocidad de unos pocos grados por millón de años, lo que permite el ordenamiento de los átomos de Fe y Ni. [10] [11] Se encuentra con mayor abundancia en meteoritos de condrita enfriados lentamente , [12] así como en mesosideritas . [10] Con un alto contenido de Ni (hasta 52%) y temperaturas inferiores a 320 °C (la temperatura de transición de orden-desorden), la tetrataenita se descompone de la taenita y distorsiona su estructura cristalina cúbica centrada en las caras para formar la estructura tetragonal L1 0. [13] [11]

Se informa que la fase L1 0 se puede producir sintéticamente por irradiación de neutrones o electrones de FeNi químicamente desordenado (A1) por debajo de 593 K, [14] [15] por reducción de hidrógeno de NiFe 2 O 4 nanométrico , [11] por aplicación combinada de estrés mecánico y campo magnético durante el recocido de la fase A1 químicamente desordenada, [16] o por cristalización de aleaciones de Fe−Ni en presencia de trazas de fósforo. [17]

En 2015, se informó que se encontró tetrataenita en una roca terrestre: un cuerpo de magnetita de las cordilleras Indo-Myanmar del noreste de la India. [11]

Protocolos de laboratorio potenciales para síntesis a granel

Estrés aplicado y campo magnético

Se ha informado que la aplicación combinada de estrés mecánico y un campo magnético modesto durante el proceso de recocido puede acelerar la formación de la fase L10 ordenada atómicamente en muestras a granel. [16]

Adición de fósforo

En 2022, se informó que al mezclar hierro y níquel en cantidades específicas, con un catalizador de fósforo, y fundir la mezcla, se forma tetrataenita en grandes cantidades, en segundos. [18] [19] Estas afirmaciones generaron esperanzas de que algunas de las tecnologías que actualmente requieren el uso de aleaciones magnéticas que contienen metales de tierras raras puedan lograrse utilizando imanes hechos de tetrataenita como alternativa, lo que reduciría la dependencia de minas de tierras raras tóxicas y dañinas para el medio ambiente. [20] Sin embargo, en la actualidad, los hallazgos informados aún deben ser replicados de forma independiente por otros grupos experimentales.

Estructura cristalina

La tetrataenita tiene una estructura cristalina altamente ordenada, [13] de color cremoso y con anisotropía óptica . [10] Su apariencia se distingue de la taenita, que es gris oscuro con baja reflectividad . [11] El FeNi se forma fácilmente en una estructura cristalina cúbica , pero no tiene anisotropía magnética en esta forma. Se han encontrado tres variantes de la estructura cristalina tetragonal L1 0 , ya que el ordenamiento químico puede ocurrir a lo largo de cualquiera de los tres ejes. [5]

Propiedades magnéticas

La tetrataenita muestra magnetización permanente , en particular, alta coercitividad . [6] Tiene una gran anisotropía magnetocristalina uniaxial [21] y un producto de energía magnética teórica , la cantidad máxima de energía magnética almacenada, de más de 335 kJ m −3 . [6]

Aplicaciones

La tetrataenita es un candidato para reemplazar a los imanes permanentes de tierras raras como el samario y el neodimio, ya que tanto el hierro como el níquel son abundantes en la tierra y económicos. [22]

Véase también

Referencias

  1. ^ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC". Revista Mineralógica . 85 (3): 291–320. Código Bibliográfico :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ "Mineralienatlas – Fossilienatlas". www.mineralienatlas.de . Consultado el 1 de abril de 2023 .
  3. ^ ab «Tetrataenita: Información mineral, datos y localidades» . Consultado el 1 de abril de 2023 .
  4. ^ "Tetrataenita". webmineral.com.
  5. ^ ab Lewis, LH (27 de enero de 2014). "Inspirado por la naturaleza: investigación de la tetrataenita para aplicaciones de imanes permanentes". Journal of Physics: Condensed Matter . 26 (6). IOP Publishing: 064213. doi :10.1088/0953-8984/26/6/064213. PMID  24469336. S2CID  24710267.
  6. ^ abc Dos Santos, E. (6 de septiembre de 2014). "Cinética del desorden de la tetrataenita". Revista de magnetismo y materiales magnéticos . 375 : 234–241. doi :10.1016/j.jmmm.2014.09.051.
  7. ^ "Tetrataenita: información y datos sobre el mineral de tetrataenita". www.mindat.org . Consultado el 30 de marzo de 2018 .
  8. ^ "Tetrataenita". webmineral.com.
  9. ^ "Manual de mineralogía – Tetrataenita" (PDF) . Consultado el 1 de abril de 2023 .
  10. ^ abc Clarke, Roy S.; Scott, Edward RD (6 de marzo de 1980). "Tetrataenita – FeNi ordenado, un nuevo mineral en meteoritos" (PDF) . American Mineralogist . 65 : 624–630.
  11. ^ abcde Nayak, Bibhuranjan (1 de enero de 2015). "Tetrataenita en roca terrestre". Mineralogista estadounidense . 100 (1): 209–214. Código Bib : 2015AmMin.100..209N. doi :10.2138/am-2015-5061. S2CID  128688369.
  12. ^ Barthelmy, Dave. "Datos minerales de tetrataenita". webmineral.com . Consultado el 10 de abril de 2018 .
  13. ^ ab "Taenite". Britannica Academic , Encyclopædia Britannica, 6 de noviembre de 2009. academic-eb-com.ezproxy.neu.edu/levels/collegiate/article/taenite/342903. Consultado el 30 de marzo de 2018.
  14. ^ Néel, L.; Pauleve, J.; Pauthenet, R.; Laugier, J.; Dautreppe, D. (1 de marzo de 1964). "Propiedades magnéticas de un monocristal de hierro y níquel ordenado por bombardeo de neutrones". Journal of Applied Physics . 35 (3): 873–876. doi :10.1063/1.1713516. ISSN  0021-8979.
  15. ^ Paulevé, J.; Chamberod, A.; Krebs, K.; Bourret, A. (1968-02-01). "Curvas de magnetización de monocristales de Fe–Ni (50–50) ordenados por irradiación de neutrones con un campo magnético aplicado". Journal of Applied Physics . 39 (2): 989–990. doi :10.1063/1.1656361. ISSN  0021-8979.
  16. ^ ab Lewis, Laura H.; Stamenov, Plamen S. (10 de diciembre de 2023). "Aceleración de la naturaleza: orden atómico inducido en FeNi equiatómico". Ciencia avanzada . 11 (7). doi :10.1002/advs.202302696. ISSN  2198-3844. PMC 10870030 . PMID  38072671. 
  17. ^ Ivanov, Yurii P.; Sarac, Baran; Ketov, Sergey V.; Eckert, Jürgen; Greer, A. Lindsay (2022). "Formación directa de tetrataenita magnética dura en fundiciones de aleación a granel". Ciencia avanzada . 10 (1): e2204315. doi :10.1002/advs.202204315. PMC 9811435 . PMID  36281692. S2CID  253108234. 
  18. ^ Ivanov, Yurii P.; Sarac, Baran; Ketov, Sergey V.; Eckert, Jürgen; Greer, A. Lindsay (25 de octubre de 2022). "Formación directa de tetrataenita magnética dura en fundiciones de aleación a granel". Ciencia avanzada . 10 (1): 2204315. doi :10.1002/advs.202204315. ISSN  2198-3844. PMC 9811435 . PMID  36281692. S2CID  253108234. 
  19. ^ "Método de producción de tetratenita y sistema para ello".
  20. ^ Paddy Hirsch (8 de noviembre de 2022). "Crearon un material que no existe en la Tierra. Ese es solo el comienzo de la historia". NPR . Consultado el 1 de abril de 2023 .
  21. ^ Woodgate, Christopher D.; Patrick, Christopher E.; Lewis, Laura H.; Staunton, Julie B. (28 de octubre de 2023). "Revisitando a Néel 60 años después: La anisotropía magnética de L10 FeNi (tetrataenita)". Revista de Física Aplicada . 134 (16). arXiv : 2307.15470 . doi : 10.1063/5.0169752 . ISSN  0021-8979.
  22. ^ Einsle, Joshua F.; Eggeman, Alexander S.; Martineau, Ben H.; Saghi, Zineb; Collins, Sean M.; Blukis, Roberts; Bagot, Paul AJ; Midgley, Paul A.; Harrison, Richard J. (4 de diciembre de 2018). "Propiedades nanomagnéticas de la zona nublada de los meteoritos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 115 (49): E11436–E11445. Bibcode :2018PNAS..11511436E. doi : 10.1073/pnas.1809378115 . ISSN  0027-8424. PMC 6298078 . PMID  30446616. 


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