Schockstrukturen in Meteoriten

[TStein]

Vorerst Abschließend ein paar weitere unkommentierte RAMAN-Spektren von diversen Positionen (nur dunkle kohlenstoffreiche Schmelzadern) auf dem besagten Meteoriten.




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Abb10a-f RAMAN-Spektren an verschiedenen Positionen.

Lg Tino

[TStein]

Guten Morgen,

ich habe bezüglich der erwarteten RAMAN-Spektren für die verschiedenen Kohlenstoff-Modifikationen (bzw. Allotrope) und deren Interpretation noch etwas Recherchiert und folgende 3 Artikel geben einen ziemlich guten Überblick:
1.) "A concise review of the Raman spectra of carbon allotropes" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925963522003624
2.) "Raman characterisation of diamond coatings using different laser wavelengths" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875389213005051
3.) "Investigation of carbon phases in ureilite meteorites using electron microscopy techniques" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667056925000847

Anscheinend ist die Interpretation doch recht kompliziert, es gibt bspw. RAMAN-Peaks, die sind recht deutlich von der Anregungswellenlänge abhängig und andere wiederum nicht. Hauptsächlich kann man damit die Bindungen der Kohlenstoff-Atome charakterisieren, wobei der Diamant nur aus sp3-hybridisierten Bindungen besteht, also eine kubische Bindung. Daher der markante schmalbandige einzelne Peak bei 1332cm^-1. Graphit ist dagegen eine Mischung aus sp-, sp2- und sp3-Bindungen (aufgrund der amorph, bzw. hexagonalen Kristallstruktur), daher die stark verbreiterten D- und G-Peaks, bei 1350cm^-1 und 1580cm^-1, wobei der D-Peak noch Unterpeaks hat.
Nanokristalliner Graphit, bzw. Glassy Carbon hat eine kristalline Ordnung im nm-Bereich, sodass hier der D- und G-Peak sichtlich schmalbandiger ist und das Intensitätsverhältnis von D- und G- sich umkehrt.
Lonsdaleit ist anscheinend ein 2H-Polytyp mit sp3-Bindungen, wobei ich dass noch nicht richtig verstanden habe. Hier sollte eine Überlagerungen von 3 Peaks auftreten, bei 1244cm^-1, 1319cm^-1 (L-Peak) und 1356cm^-1, wobei der Peak bei 1319cm^-1 am Intensivsten sein sollte. Aber laut der 1. Publikation gibt es da bei natürlich auftretenden Lonsdaleit in Meteoriten doch eine sehr große Schwankungsbreite des intensivsten Peak von 1200-1350cm^-1.
Also ohne weitere Meßmethoden, wie bspw. Röntgendiffraktometrie oder Kathodolumineszenz, bleibt die Bestimmung wohl doch recht unsicher.
Weiterhin hat das Lonsdaleit anscheinend einen recht markanten Fluoreszenzpeak bei 535nm 532.6nm (535nm ist der Diamant-Peak) Wellenlänge. Könnte ich demnächst mal mit UV-Anregung und passenden Filter ausprobieren. Wäre für die Auswahl von interessanten Strukturen von großem Vorteil, mit den punktuellen RAMAN-Messungen sucht man sich zu Tode.
Auch wenn das alles ziemlich akademisch wirkt, Lonsdaleit und Diamant sind als spezielle Lichtquellen für zukünftige Quantencomputer sehr interessant. Durch das extrem harte Kristallgitter werden fehlstelleninduzierte Lumineszenzquantenpunkte wirksam von der Umgebung abgeschirmt, sodass sich hiermit Q-bits bei Raumtemperatur, anstatt bei Temperaturen am absoluten Nullpunkt, herstellen lassen.

Lg Tino

Ps. Ich werde bei den vorausgegangenen Beiträgen nochmal die RAMAN-Messungen austauschen und mit einer Peak-Annotation versehen. 

[TStein]

Hallo liebe Meteoritenbegeisterte, hallo Jürgen,

ich habe noch etwas mit Fluoreszenzbeleuchtung zum Auffinden von interessanten Stellen auf einem stark geschockten Chondriten herumprobiert. Und zwar erstmal klassisch mit Auflichtfluoreszenz, Excitation@365nm (50mW LED) und Bandpass-Emissionsfilter mit 530nm +/-20nm. Ursprünglich wollte ich auf den Ureiliten möglichst selektiv Diamanten und Lonsdaleit detektieren, wie schon im vorherigen Abschnitt beschrieben, aber bei 365nm Anregung passiert da noch nichts. Zumindest auf dem schockgedunkelten Chondriten kann man vereinzelt einige Features detektieren. Anbei ein Bild einer Region mit markanter Fluoreszenz:


Bild 1: Stelle mit grüner Fluoreszenz bei 365nm Anregung (L40x/0.6 Objektiv), relativ Nahe an der Position der fälschlicherweise als PDFs deklarierten Balkenchondre

An dieser Stelle habe ich auch nochmal mit dem hochvergrößernden 150x/0.9 Objektiv nachgeschaut und jetzt in der Nähe vermutlich doch noch PDFs gefunden. Diese weisen eine Periode von etwa 3um auf und sind nur noch mit der höchsten Vergrößerung detektierbar.


Bild 2: PDFs, aufgenommen mit 150x/0.9 und gekreuzter Polarisation (XPL)

Bezüglich Fluoreszenz/Lumineszenz-Anregung und Detektion von Diamant, bzw. Lonsdaleit werde ich nochmal versuchen mit der Anregungswellenlänge ins tiefe UV (DUV) zu wechseln, also etwa 270nm Wellenlänge sind derzeit angestrebt. Da gibts auch passende LEDs mit 100mW, hab auch gleich bestellt. Vllt. gehen auch noch 220nm, da gibts aber noch keine billige Lösung, aber die Technik schreitet voran. Die DUV Fluoreszenz und RAMAN-Spektroskopie ist übrigens auch von sehr großen Interesse für die Astrobiologie, da sich damit recht einfach biologische Signaturen auf zukünftigen Planetenforschungsmissionen, wie bspw. auf dem Mars detektieren lassen. Und natürlich auch auf Meteoriten.
Ein interessantes Paper ist bspw. hier zu finden:
https://photonsystems.com/wp-content/uploads/2019/10/2017-Abbey-Icarus.pdf "Deep UV Raman spectroscopy for planetary exploration: The search for in situ organics"
Auch die Antwort der KI gibt diesbezüglich interessante Hinweise:
https://www.google.com/search?q=deep+uv+fluorescence+meteorite+raman&client=firefox-b-d&hs=KN4U&sca_esv=f6913a6b03d5cca2&udm=50&fbs=ADc_l-YGrpJMQtvjQ6h14rj-dfIrbPkd_Upq68wJVnEIgo2Pwxu679PACFfTKv4n_1_FsyWylvy_5wrwtIXFetNbOg9Np6VyMyTI1g1cNyml-eGAj6S0i7rMqzgLFHyZKM4ZcEEC68WmV2lx6WucEnuOpgU1YmKYqe1uNxTcbfo0Ky-XV1MtSM4N0WsfVXyB3pWi5jrmElLV-q5eLRxvgu4EmOiphvo7iA&aep=1&ntc=1&sa=X&ved=2ahUKEwizseiJzvmTAxVFRvEDHXVgMLEQ2J8OegQIDxAI&biw=1485&bih=726&dpr=1.25&mstk=AUtExfAT8d8aj2HqnNxodYl0qfduso3oUxOp0Lm1nPn3iwPI1YJ819dnrepm4UyzdjVl82WpHAjJTmQBVsiJSQATfu4azZa4Xj76cK3OzgYDndbMGasKZoVGpEDv1eEtl7-BW5ivSdrebxnBFhqvOiXI45vTSisEH6Wy4fw&csuir=1

Im Grunde ist hier das Problem, dass man mit klassischer Auflichtmikroskopie im DUV nicht mehr durch das Mikroskopobjektiv kommt. Eine Alternative wäre DUV-Dunkelfeldbeleuchtung mit klassischen reflektiven HD-Objektiven, oder man beleuchtet halt seitlich schräg mit einem Lightguide aus Saphirglas, oder Quarzglas. Zumindest braucht man dann keinen Emissionsfilter mehr.
Ich werde berichten.

Lg Tino