大気圧で数分でダイヤモンドを合成する方法を発見no title
 自然のダイヤモンドは炭素原子でできており、地球の地下150kmより深い場所で、膨大な圧力と熱により生成される。

 これまでダイヤモンドを人工的に作るには、地球深部の極限環境を再現するよりなかった。だが新棚研究によると、そうした高温や高圧を用いず、大気圧でほんの十数分のうちに、ダイヤモンドを人工的に合成する方法を発見したそうだ。

 これにより、従来よりずっと低コストで、短時間で人工的にダイヤの結晶を作り出すことができるという。

 今のところ、宝石というより膜のようなものだが、この新たなダイヤモンド合成法は、いずれ宝石の世界に革命を起こすかもしれない。

これまで合成ダイヤモンドを作るのは大変だった

 天然のダイヤモンドは、150kmもの地下にあるマントルで、5万気圧という膨大な圧力と熱を受けながら数百万〜数十億年という長い時間をかけて作られる。

 だから人工的にダイヤモンドを合成するのにも、それと似た環境を再現する必要がある。それは1300〜1600度の高温と50,000気圧という高圧の下、5〜12日間かけてダイヤを生成するという大変なものだ。

 こうした合成ダイヤは、切断や研磨といった工業用途の需要に応えるほか、自然界では珍しい色付きのダイヤ作りにも役立っている。

 とはいえ、その製造にかかるコストは決して安いものではないため、合成ダイヤの値段も安くはない。

 だが、それもいずれ変わるかもしれない。

 このほど、通常の大気圧で合成ダイヤモンドを作る方法が発表されたからだ。

 1000度近い高温が必要なのは相変わらずだが、それでも現時点の合成ダイヤに比べればずっと低い温度でできる。
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宝石というより今はまだ膜のようなものだが、紛れもないダイヤモンドだ。大気圧を利用し、従来より数百度低い温度で作ることに成功した / Image Credit: Gong et al/Nature

大気圧を利用し数分で合成ダイヤを生成する方法を発見

 韓国、基礎科学研究院の研究チームが発見したのは、水素・メタンガスで満たした小型チャンバーにガリウム・鉄・ニッケル・シリコンの液体金属合金を入れれば、それほど圧力をかけなくてもダイヤモンドを成長させられることだ。

 製造時間はそれまでの12分の1に短縮、ものの数分で合成ダイヤができるという。このとき、ダイヤモンドを成長させる炭素はメタンから供給される。

 この最新合成ダイヤモンドのレシピはこうだ。

 液体合金の原子量比で言うと、ガリウム77.75%、シリコン0.25%、鉄とニッケル各11%である。この比率だと、液体の底近くで速やかにダイヤモンドが成長する。これまでの合成ダイヤとは違い、”タネ”となる粒子もいらない。

 大学院生のヤン・ゴンさんによると、ある日の実験で黒鉛製の容器を冷やして、その中の液体金属を固めて取り出したところ、その底に数ミリほどの”虹模様”が広がっていたのだという。それはダイヤが作り出している色だった。
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各種のスケール・機器で見たダイヤモンドの成長/Image Credit: Gong et al/Nature

今後の課題はきちんとしたダイヤを生成させること

 今の時点では、ダイヤの形成が始まるまでに10〜15分かかり、150分もすると成長が止まってしまう。研究チームは、これを克服する方法を探しているところだ。

 また、その合成ダイヤは、宝石というよりむしろ膜というべきもの。だからダイヤの採掘企業がすぐに廃業ということはなさそうだ。

 だが、いずれダイヤモンドに先立って形成される過飽和炭素層を促進する方法が見つかれば、それも変わるかもしれない。

 金属と気体を組み合わせることで、なぜダイヤモンドの結晶が育つのか、詳しいことはまだよくわかっていない。

 だがシリコンと炭素の結合の類似性が鍵で、シリコン原子を含む炭素クラスターがダイヤモンドの前駆体として機能している可能性があるという。

 この合成プロセスのコストを抑えたり、欲しい色や特徴をそなえたカスタム・ダイヤモンドを作るには、融点が低い各種金属が役立つかもしれないとのことだ。

 この研究は『Nature』(2024年4月24日付)に掲載された。

References:A new method of making diamonds doesn’t require extreme pressure / Synthetic Diamonds Made In Minutes Not Days Could Upend Gemstone Economics | IFLScience / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 08:07
  • ID:ua7UoFxA0 #

「新棚研究」これは、なかなか使えそう

2

2. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 08:59
  • ID:5BrGvFdk0 #

簡単に作れるとダイヤの糸を使った服とかダイヤのタイヤなど
今までと違う素材での製品作れそう
でもダイヤの服ってやたら皮膚が切れそうで俺はいらん

3

3. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 09:02
  • ID:JbL19IB30 #

膜の方が需要ありそうだが
ダイヤモンドコーティングって強そうだし

4

4.

  • 2024年04月30日 09:42
  • ID:PSvwViO.0 #
5

5. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 09:59
  • ID:94PftUVe0 #

これが確立できれば、大きなダイヤは当面無理でもダイヤモンドの研磨剤が
いまより安価に製造できることになるのかな?

6

6. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 10:15
  • ID:TLUbr6rl0 #

>ダイヤの形成が始まるまでに10〜15分かかり、150分もすると成長が止まってしまう
>宝石というよりむしろ膜というべきもの
2時間くらいでできる膜状のダイアモンドとなると、何に使えるのだろうか…研磨剤?

KL99だっけ?常温超電導みたいに「嘘でした」でなきゃいいが

7

7. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 10:19
  • ID:eJPIrPzt0 #

工業用のやすりになら使えそう

8

8. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 10:33
  • ID:3YqgGZ8P0 #

>>2
多分ダイヤモンドで期待されているのは半導体製造のほうかな。
ダイヤモンドでウェハを作ると、高い熱伝導率と絶縁破壊電界に強く、バンドギャップが広いという特性があってパワーエレクトロニクスに革命を起こさせる可能性があります。すでに薄膜を作る技術はあるんですが今回の話はそれをスピーディにということなのかな。2025年にも各社から実用化されたものが出てくるとうわさされています。
表題だけ見たときにCVD化学気相成長法かと思ったら結構違っていてなかなか興味深いです。三星電子あたりから製品が出てくるのかなとちょっと期待。個人的にはLGにもガンバってほしいな

9

9. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 10:39
  • ID:HHjrw3R.0 #

ダイヤの価値が暴落しそう

10

10.

  • 2024年04月30日 10:52
  • ID:L1M9BZoi0 #
11

11. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 10:52
  • ID:lgaIwUaV0 #

メインはドリルや研磨だな
価格によってはダイヤ以外のドリルとかなくなるかも

12

12. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 11:05
  • ID:dSyOtrS10 #

>>7
現状でダイソーにもダイヤモンドやすり売ってる程度には工業用ダイヤモンド普及してるけどね

13

13. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 11:08
  • ID:aR0Hrkv.0 #

マリネラが危ない

14

14. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 11:28
  • ID:cZ3fDL0K0 #

>>9
でも人造ダイヤって「人のぬくもり」が無いから・・・

15

15. アユラ

  • 2024年04月30日 11:29
  • ID:oBpH6EKH0 #

確かダイヤモンドは、瞬間的な衝撃に弱いんじゃなかったっけ?
※フロントガラスとか防弾ガラスの強化に不向きかもしれない💧

16

16. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 11:59
  • ID:LCleuSU00 #

電子回路に使えると思う
宝石は無理かなー、残念だけど

話がずれるが模造ダイヤの筆頭モアサナイトの特許が切れたから、安いものが出回り始めてる
ただ販売価格が下がると丁寧なカットがされなくなるので、綺麗な奴が欲しい人は以前のものを、気にしない人は新しいものを
1ct換算(ダイヤでの大きさが)のものが5000円くらいで買えるのだから、一度覗いては

17

17. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 12:01
  • ID:6KYNWGI70 #

小さいものでも研磨剤とか使い道があるしな。

18

18. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 13:11
  • ID:3YqgGZ8P0 #

>>15
ダイヤモンドは靭性(粘り強さ)に乏しいのです。硬いけど粘りが小さいのでトンカチでたたけば割れます。多分ペンチで握っても割れるんじゃないかな。だけど硬いから割れる前はほとんど変形しません。反対に金属の多くはダイヤより柔らかいけど割れたりしないで粘って変形するでしょう?
ま、特性の違いです

19

19. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 13:17
  • ID:xQzUaNXw0 #

そのうちダイヤモンドコーティングのはさみとかでてくるかしらん

20

20. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 13:19
  • ID:xQzUaNXw0 #

12日間1000℃維持するのに比べたら数十分てなんてお安い

21

21. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 13:29
  • ID:S6pL6C850 #

ジュエリーで人気のダイヤモンドは、実は鉱物収集家や愛好者には不人気石ってのが面白い。

あとダイヤモンドの劣化版とされるジルコニアって、実は人工じゃなくて天然も多いのよね

でも工業用品が高クオリティになるから、こういう研究はありがたいねぇ

22

22.

  • 2024年04月30日 13:56
  • ID:E3pQfxpJ0 #
23

23. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 14:05
  • ID:.2Ch2lp90 #

タイトルには「大気圧を利用」とあるけど、
記事読む限りでは利用してるのは水素・メタンガスと
ガリウム・鉄・ニッケル・シリコンの液体金属合金と
1000℃近い高温であって、大気圧は特に利用してないような?

24

24. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 14:10
  • ID:w58mMX2H0 #

超伝導の次はダイヤモンドか

25

25. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 15:10
  • ID:sEgXSVCZ0 #

>>8
ダイヤモンド半導体は、省エネ高耐久で
放射線量が高い環境でも長持ちするらしいので
ボイジャーのような探査機や原子炉作業ロボットなどで
長寿命なものが期待できますね

26

26. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 15:14
  • ID:94PftUVe0 #

>>23
「大気圧を利用して」ではなくて「高圧力を利用せず」の方が正しいかなと

27

27.

  • 2024年04月30日 16:10
  • ID:sDgK2zIx0 #
28

28. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 16:43
  • ID:XwC5K.9V0 #

>>21
キュービックジルコニアとジルコンを混同しているのでは?
キュービックジルコニア(人工)でジルコン(天然)です。
両方ダイヤの代替として使われることはありますが・・

29

29. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 16:51
  • ID:ua7UoFxA0 #

ダイヤじゃぁ〜 運行図表じゃ。すまんのぉ〜

30

30.

  • 2024年04月30日 17:17
  • ID:yQqk9eiS0 #
31

31. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 18:06
  • ID:jqYdShUA0 #

これ既にあるCVD合成っぽいんだよなあ
もしかしたら新しい要素があるのかも知れないけど韓国の場合、『新技術!』は『韓国では初めて出来ました』だけの事が多いからなあ

32

32. 匿名処理班

  • 2024年04月30日 18:59
  • ID:O5QqDw4Q0 #

ダイヤモンドなんてそこらへんにあるただの石ころ
独占したい勢力が手段を選ばず流通を絞ってるから希少価値があるように見えるだけ

33

33. 匿名処理班

  • 2024年05月01日 00:03
  • ID:QkYLKriQ0 #

焦るデビアス

34

34. 匿名処理班

  • 2024年05月01日 01:01
  • ID:7z8jEyHm0 #

マリネラ株暴落の予感

35

35. 匿名処理班

  • 2024年05月01日 06:19
  • ID:lJAMt0JU0 #

>>9
ルビー、サファイア、エメラルドとかは大分昔から合成が出回っててアクセサリーとかにもなってるけどそれで天然物の価値が暴落ってことは起きてない。
内包物の違い(ルーペで見てすぐ分かる)、産地ごとにも特徴がある微少な成分の違い(機械使えば分かる)とかで合成か天然かは区別出来るから。

この先鑑定機関でも見破れない合成が出て来たら分からんが

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36. じょん・すみす

  • 2024年05月01日 08:47
  • ID:xYx6t4em0 #

国際ダイヤモンド輸出国機構がUPを始めました!

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37. 匿名処理班

  • 2024年05月01日 20:52
  • ID:qQ2bIas60 #

はいはい、LK-99で味を占めたのかな?
次の株価操作はこれなんだね

38

38. 匿名処理班

  • 2024年05月02日 00:17
  • ID:k336hsml0 #

ダイヤモンドそのものよりも、カーボンナノシートとしての利用法を探したほうがよさそう

39

39. 匿名処理班

  • 2024年05月02日 04:55
  • ID:0wD5mz350 #

>>3
今でもDLCコートってあるよ。
ダイヤモンドライクカーボンコートっての。

40

40. 匿名処理班

  • 2024年05月03日 06:07
  • ID:Kfm1hmJR0 #

>>9
天然のダイヤでも十分な量を採掘できる鉱脈があるので、その気になれば価値が下がるほど産出できるらしい。ただダイヤの価値を下げずに儲けるため胴元が流通量を制限している。そう聞いたことがあります。

41

41. 匿名処理班

  • 2024年05月03日 16:24
  • ID:taUzjpiW0 #

宝飾品に使えるレベルを目指すより工業用を目指した方が世の中のためになるんじゃないかな

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