クエリ: 人工ダイヤモンドは炭素でできている?
文章: 合成ダイヤモンド 1879年から1928年にかけて、合成が試みられたが、全て失敗している。さらに高出力の超音波を用いてグラファイトを処理するキャビテーション法もあるが、未だ商業的には利用されていない。1940年代には、アメリカ合衆国、スウェーデン、そしてソビエト連邦がCVD法とHPHT法を用いた合成を体系的に研究し始め、1953年頃に最初の再現可能な合成方法を発表した。CVD法、HPHT法以外では、1990年代後半に炭素元素を含む爆薬を使用し、爆轟(デトネーション)による合成法が開発された。現在はこの2つの方法で主に合成されている。
文章: 合成ダイヤモンド 幾つかの方法が挙げられる。初期の方法では<b data-parsoid='{"dsr":[11521,11532,3,3]}'>高温高圧法(High Pressure and High Temperature, HPHT)が用いられ、低予算で合成できるため、現在でも広く使用されている。HPHT法は1500°Cで5GPaの高圧力を発生させるのに数百トンの力を必要とする。その次は<b data-parsoid='{"dsr":[11665,11678,3,3]}'>化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition, CVD)による合成で、基板上に形成するため、炭素をプラズマ状態に変化させ炭素原子を堆積させる方法である。また爆轟(デトネーション)による生成、超音波処理による方法も存在する。[36][37][38] 文章: ダイヤモンド類似石 無色とされるダイヤモンドの多くは、実際にはわずかに黄ばみ、もしくは茶色味を帯びている一方で、ダイヤモンド類似石はダイヤモンドのカラー用語でいうところの“D”クラス、つまり本物でも滅多にお目にかかれない完全に無色透明の石がごく普通に見られる。ゆえに、この手のあまりにも旨過ぎる話にはくれぐれもご用心すべきである。でも、と、なると、ファンシーダイヤモンド(無色透明~薄い黄色・茶色ではない、色の付いたダイヤモンド、カラーダイヤモンド)の偽物と本物の判別は一層難しいように思われるのだが、ダイヤモンド類似石で出せる色はほとんどが似せているだけである。無色透明も含めた多くのダイヤモンドを直視型分光器で観察すると415nm帯に特徴的な暗線スペクトルというものが見られる。人工合成された類似石にはしばしば不純物、具体的には希土類元素が意図的に混ぜられており、それらは本物には出るはずのない暗線スペクトルになって現れる。 文章: カーボナード カーボナードあるいはカーボネード (carbonado) は、天然の多結晶ダイヤモンド。ダイヤモンドの微細な結晶が緻密に集積した鉱物の変種である。黒色ダイヤモンドあるいはブラックダイヤモンド (black diamond) ともいう。 文章: 六方晶窒化炭素 六方晶窒化炭素(Beta carbon nitride、β-CN)は、ダイヤモンドより硬いことが予測される超硬度材料である。 文章: 合成ダイヤモンド ほとんどの産業利用は長らく、「硬さ」に関係していた。工作機械や切削道具の理想的な材料として利用されている。前述の通り、全ての物質で最も硬いことから、あらゆる物(ダイヤモンド自身も)を研磨、切断、摩減させる。例えば、ドリルの刃、のこぎり、精密研磨用の砥石に粉末が使用され、最も一般的な利用方法となっている[63]。しかしこれらの道具は高温になる作業にはむかない。例えば、高速で鉄合金を加工する場合、摩擦により生じる熱で炭素が鉄に溶解しやすくなるため、これらの道具は他のものよりも非常に摩耗しやすいからである[64]。 文章: 合成ダイヤモンド ダイヤモンドは最も硬い物質であることが知られている[54]が、「硬度」は、ある物質で引っ掻いた時の傷付きにくさを最も軟らかい数値の「1」から「10」までの鉱物を定義したモース硬度のことであり、ダイヤモンドのモース硬度は最も硬い「10」である[55]。合成ダイヤモンドの硬度は、純度、結晶完全性、結晶方位に依存する。欠陥がなく結晶がより完全に近い程、また立方体型のダイヤモンド格子の対角線に沿った[111]方向の結晶面が硬い[56]。CVD法により合成したナノ結晶ダイヤモンドは、単結晶ダイヤモンドの30% - 75%の硬度を持ち、特殊な方法で硬度を調節することも可能である。高温高圧法により生成したナノダイヤモンド(ハイパーダイヤモンド)は、全ての天然ダイヤモンドよりも硬いことが知られている[54][57][58]。 文章: 炭素 純粋な炭素は人体に及ぼす毒性が非常に低く、グラファイトや木炭は安全に摂取することもできる。ただし不溶性で化学反応も起こしにくく、消化液の酸にも変化しない。そのため、一度組織内に入り込んだ炭素は長く残留する傾向にある。カーボンブラックはこの性質から入墨に使われた初期の素材のひとつと想像され、その一例にアイスマンの入墨は生前そして死後5200年間消えずに残っていた[70]。しかし石炭粉やスス、カーボンブラック類を肺へ大量に吸入することは危険であり、肺組織への刺激から炭田労働者に肺鬱血病から塵肺を引き起こすこともある。同様に、研磨工程で生じるダイヤモンド粉を吸入または摂取してしまうことも危険である。ディーゼルエンジンの排出ガスに含まれる微細炭素粒子も肺に蓄積し悪影響を与える可能性がある[71]。また、眼に入ると粘膜を刺激するため、取扱の際には保護メガネ着用が望まれる[31]。 文章: 六方晶窒化炭素 この物質は、1985年にマーヴィン・コーエンとアミー・リューが初めてその存在を提唱した。結晶の結合の性質を調べると、炭素原子と窒素原子は、安定な結晶格子の比が1:1:3の、非常に短く強い結合を形成していることが分かった。この物質がダイヤモンドより硬いという予測は、1989年に初めて提唱された 文章: 立方晶窒化炭素 立方晶窒化炭素(りっぽうしょうちっかたんそ、)とは、1996年、米国高圧地球物理研究所のテーターらによりコンピュータによる理論計算が行われ、ダイヤモンド以上のモース硬度をもつことが理論的に予測された物質である。理論上の組成式は である。 文章: ヘテロダイヤモンド ヘテロダイヤモンド(Heterodiamond)は、ホウ素、炭素、窒素を含む超硬度材料である。爆発的な衝撃波がダイヤモンドと立方晶系窒化ホウ素が混合した場合等、高温高圧下で形成される。ヘテロダイヤモンドは、ナノ結晶と微粒子が凝固して深青い黒みを帯びた多結晶材料である。ダイヤモンドの硬さと立方晶系窒化ホウ素の高い熱耐性を併せ持っている。これらの性質は、ダイヤモンド構造が、炭素原子とその他の原子の間のsp混成軌道のシグマ結合と結びついているためである。 文章: ダイヤモンド窒素-空孔中心 ダイヤモンド窒素-空孔中心とは、格子欠陥の一種でダイヤモンドの結晶中、本来は炭素があるべきところに窒素(N)で置換され、隣接する位置に空孔(V)がある複合欠陥で、NV中心が電子1個を捕獲して負に帯電時にNV中心はスピンと呼ばれる磁気的な性質を示す。 文章: 無定形炭素 鉱物学においては、無定形炭素は石炭、すす、またグラファイトでもダイヤモンドでもないその他の純粋ではない形の炭素に用いられる名前である。しかし、結晶学的には、このような物質は本当のアモルファスではなく、グラファイトや無定形炭素のマトリックスに埋め込まれたグラファイトやダイヤモンドの多結晶である。販売されている炭素も不純結晶を形成するかなりの量の他の元素を含む。 文章: ダイヤモンド 上述の高温高圧合成などによって合成された工業用ダイヤモンドはもはや高価な材料ではない。工業用ダイヤモンドにも多種あるが、金の10分の1程度の価格で取引されているものが多い。ダイヤモンドを工業用途として使用する最大の特徴はその硬さである。工業用ダイヤモンドや宝飾用途に適さない色の天然の結晶を用いることで、電子材料、超硬合金、セラミック・アルミニウム系合金・ガラスなどの高硬度材料・難削材料の研削(ダイヤモンドカッター)・研磨(ダイヤモンドやすり、ダイヤモンドペースト)をはじめとして、切削用バイト、木材加工などオールラウンドな加工が可能である。 文章: ホウ素 窒化ホウ素は様々な構造を取り、それらはダイヤモンドやカーボンナノチューブを含む炭素の同素体に似た構造を取る。ダイヤモンド様の構造をした窒化ホウ素は立方晶窒化ホウ素と呼ばれ、ホウ素原子はダイヤモンドの四面体構造における炭素原子の位置に存在しているが、4つのB-N結合の内の一つは配位結合と見ることができる。すなわち、三フッ化ホウ素の場合と同様に、3つの窒素原子とホウ素原子が結合することで3つのB-N結合と1つの空軌道が形成され、窒素の2つの電子がルイス塩基としてホウ素上の空軌道へ供与されることで4つ目のB-N結合が形成されることとなる。立方晶窒化ホウ素はダイヤモンドに匹敵する硬さを有しているため研磨剤に用いられる。黒鉛様の六方晶窒化ホウ素 (h-BN) は正の電荷を持つホウ素と負の電荷を持つ窒素が交互に配列した平面構造が層状に積み重なったを構造を取る。そのため、六方晶窒化ホウ素とグラファイトは共に層間の滑りによる潤滑性を示すという類似した性質もあるものの、非常に異なった性質も示す。例えば、黒鉛は優れた熱伝導性および電気伝導性を示すが、h-BNは平面方向の熱伝導性および電気伝導性が比較的乏しい。 文章: ダイヤモンドステークス 競走名の「ダイヤモンド()」は炭素原子からなる鉱物で、創設当初の開催時期であった4月の誕生石に由来している。