کانی هفته: Scheelite
شیلیت، یکی از مهم‌ترین کانی‌های تنگستن. این کانی نه‌تنها از نظر زمین‌شناسی و اقتصادی حائز اهمیت است، بلکه ویژگی‌های نوری و ساختاری منحصربه‌فردی دارد که آن را در میان مجموعه‌داران و صنایع پیشرفته برجسته کرده است.
معرفی کلی و ساختار شیمیایی
فرمول شیمیایی:₄CaWO، کلسیم تنگستات
سیستم بلوری: چهارگوش (تتراگونال)، کلاس دی‌پیرامیدال (4m)
ساختار: یون‌های کلسیم در فضاهای بین یون‌های تنگستات قرار گرفته‌اند. یون W در مرکز چهار وجهی با چهار یون اکسیژن پیوند دارد.
وزن مولکولی: 287.93 گرم بر مول
چگالی ویژه: 5.9 تا 6.1؛
ویژگی‌های فیزیکی و نوری
خاستگاه و نحوه تشکیل
شیلیت در محیط‌های زمین‌شناسی متنوعی تشکیل می‌شود:
اسکارن‌ها: حاصل دگرگونی مجاورتی سنگ‌های آهکی توسط توده‌های گرانیتی غنی از تنگستن
رگه‌های گرمابی: در دمای بالا و فشار متوسط، همراه با کانی‌های فلزی
دگرسانی گریزن: در اطراف توده‌های گرانیتی، همراه با میکا و کوارتز
پگماتیت‌های گرانیتی: کمتر رایج، اما ممکن
فرایند تشکیل شامل جایگزینی متاسوماتیک، ته‌نشینی از سیالات گرمابی، و گاهی جایگزینی کانی‌های دیگر مانند ولفرامیت است.
کانی‌های همراه
شیلیت معمولاً با مجموعه‌ای از کانی‌های فلزی و غیرفلزی همراه است:
فلزی: ولفرامیت، کاسیتریت، مولیبدنیت، کالکوپیریت، آرسنوپیریت
غیرفلزی: کوارتز، فلوریت، توپاز، آپاتیت، تورمالین، گارنت، دیوپسید، وزوویانیت، ترمولیت
ریشه نام
نام Scheelite برگرفته از Carl Wilhelm Scheele، شیمیدان سوئدی قرن ۱۸ است که در سال ۱۷۸۱ وجود اکسید تنگستن را در این کانی اثبات کرد. واژه "تنگستن" نیز در زبان سوئدی به معنای "سنگ سنگین" است.
کاربردهای صنعتی و تکنولوژیک
شیلیت منبع اصلی تنگستن است؛ فلزی با نقطه ذوب بسیار بالا و خواص مکانیکی برجسته:
تولید آلیاژهای سخت: مانند کاربید تنگستن برای ابزارهای برش، حفاری و صنایع هوافضا
فیلامان‌های لامپ‌های رشته‌ای و لامپ‌های X-ray
سینتیلاتورها: در آشکارسازهای پرتو گاما و X
صفحات فلورسانس در لامپ‌های کاتدی
مصارف نوری و لیزری: به عنوان محیط لیزر جامد
محل‌های رخداد جهانی
خاستگاه در ایران
شیلیت در ایران در نواحی زیر گزارش شده است:
منطقه خواجه‌جمالی (فارس): همراه با اسکارن‌های حاوی ولفرامیت و مولیبدنیت
منطقه کوه زر (خراسان جنوبی): در رگه‌های گرمابی همراه با کاسیتریت و فلوریت
منطقه ساری‌گونی (کردستان): به‌صورت پراکنده در رگه‌های طلادار
نکات زمین‌شناسی و اقتصادی
شاخص اکتشافی: فلورسانس آبی شیلیت در UV موج کوتاه، گاهی همراه با طلا، به‌عنوان ابزار اکتشافی استفاده می‌شود.
اهمیت اقتصادی: استخراج تنگستن از شیلیت در کنار ولفرامیت، نقش کلیدی در صنایع پیشرفته دارد.
چالش‌ها: جداسازی شیلیت از کانی‌های همراه نیازمند روش‌های پیشرفته مانند فلوتاسیون و جدایش ثقلی است.
کاربردهای نوین شیلیت در فناوری‌های پیشرفته
کانی شیلیت (₄CaWO) با ساختار تتراگونال و خواص نوری خاص، در سال‌های اخیر وارد عرصه‌های نوین فناوری شده است. این کاربردها فراتر از استخراج تنگستن بوده و به حوزه‌های فناوری کوانتومی، اپتوالکترونیک، لیزرهای پیشرفته و آشکارسازهای پرتو گسترش یافته‌اند.
فناوری کوانتومی و حافظه‌های کوانتومی
کریستال‌های شیلیت دوپ‌شده با اربیوم ⁺Er³ در دمای میلی‌کلوین، توانایی ذخیره اطلاعات کوانتومی با زمان‌های حفظ اطلاعات تا یک ماه را نشان داده‌اند.
این ویژگی از طریق سوزاندن طیفی ((Spectral Hole Burning و استفاده از حالت‌های اسپینی هسته‌ای عناصر میزبان مانند W-183 حاصل می‌شود.
مناسب برای حافظه‌های کوانتومی نوری و پردازش اطلاعات کوانتومی در شبکه‌های نوری.
اپتوالکترونیک و لیزرهای حالت جامد
کریستال‌های شیلیت مانند BaWO₄ و PbWO₄ دارای ضریب بهره رامان بالا و شفافیت در ناحیه UV هستند.
استفاده در سلول‌های آکوستو-اپتیک برای کنترل پرتوهای لیزر، با ضریب M² بالا که نشان‌دهنده کارایی بالا در مدولاسیون نوری است.
کاربرد در لیزرهای رامان با طول موج‌های قابل تنظیم، از جمله لیزرهای 1176 و 1315 نانومتر با بازده بالا.
آشکارسازهای پرتو و سینتیلاتورها (Scintillator)
شیلیت به‌ویژه در فرم‌های دوپ‌شده (doped forms) با عناصر نادر خاکی، در آشکارسازی پرتو گاما و X استفاده می‌شود.
در دمای پایین، زمان‌های همدوسی اسپین الکترونی تا 30 میلی‌ثانیه گزارش شده که برای آشکارسازهای کوانتومی بسیار مطلوب است.
فوتونیک و نانوالکترونیک
ساخت Epilayers و نانوذرات شیلیت برای استفاده در لیزرهای فمتوثانیه‌ای و تبدیل فرکانس نوری در حال توسعه است.
مناسب برای مبدل‌های رامان، تقویت‌کننده‌های نوری و فیلترهای طیفی دقیق.