• 2021.06.09

石炭とダイヤモンドの違いは圧力にあり!ダイヤモンドの作り方は「圧力」と「熱」がポイント

石炭からダイヤモンドは作られる?

タイヤモンドは、炭素(C)という元素のみでできています。一つの元素だけで作られているのはダイヤモンドだけで、同じ元素が隙間を作らずに規則正しく並んでいるため、高い硬度を実現しています。このダイヤモンドを作っている元素となる炭素は、実は石炭とか鉛筆の芯などの素材にもなっています。そう考えると、石炭や鉛筆の芯からダイヤモンドができるのかな?と考える人がいるかもしれません。確かに、炭素という元素で作られているという点では、石炭も鉛筆の芯も、そしてダイヤモンドも共通しています。しかし、同じ原子でも並び方が全く異なるため、これらは見た目も性質も、そして硬度も異なります。

天然ダイヤモンドに圧力は不可欠!その作り方とは?

天然のダイヤモンドは、地球のプレートという強大な圧力の下で、何万年も圧縮されて作られます。しかし、圧力だけがあれば、炭素がダイヤモンドに変身するわけではありません。圧力に加えて、マグマのような高熱も、ダイヤモンドが作られる際には必要不可欠な要素です。

ダイヤモンドは自然環境の中で作られる鉱石ですが、この圧力と高温という2つの条件を満たせば、人工的にダイヤモンドが作れるのではないかと考えたのが、アメリカのゼネラル・エレクトリック社でした。ゼネラル・エレクトリック社は、ダイヤモンドが作られる条件を人工的に作り出し、1400度から1600度という高温、そして5500気圧という圧力を炭素にかけ、ダイヤモンドを作ることに成功しました。これが、人類で最初に作られた人工ダイヤモンドです。

ただし、1年という長い時間をかけて、出来たダイヤモンドは若干20mm程度でした。この作り方はコスパが悪かったのです。

その後、衝撃圧縮法という方法が考案されました。石炭に高圧を瞬間的にかけると飛び散った炭素のうち、いくつかがダイヤモンドになるというものです。この方法で人工的に作られるダイヤモンドは、肉眼では見えないほど小さなサイズですが、工業用や研磨剤の材料として使われています。

天然と違いがつかない人工ダイヤモンドの作り方!

現在、人工ダイヤモンドの製造方法には、いくつかの種類があります。その中でも、天然のダイヤモンドと大きな違いがないものは、プラズマを使った気相合成法という製造方法です。これは、固体・液体・機体という物質の三態を大きく超えたプラズマの状態を利用します。

人工ダイヤモンドをこの方法で作る際には、メタンガス(CH4)と水素ガス(H2)を混ぜたものを、800℃かつ3分の1気圧という環境に置き、エネルギーを使ってプラズマ状態を作り出します。そうすると、メタンガスの元素であるCとHがバラバラになり、Cがダイヤモンドと同様の構造に並んでダイヤモンドを作り出すというものです。

人工ダイヤモンドが増産されるとどうなる?

現在、天然のダイヤモンドはデビアス社によって、採掘量から流通量までが一元管理されています。こうすることによって、ダイヤモンドが市場に流通する量が多くなりすぎないように管理調整ができ、ダイヤモンドの市場価値を一定に維持することが可能となります。デビアス社は世界中にあるダイヤモンド鉱山を所有しており、このダイヤモンド事業に力を入れています。

しかし、人工ダイヤモンドが製造できるようになると、市場への流通量を調整することが難しくなってしまいます。人工ダイヤモンドの研究については、各国が力を入れて開発研究に取り組んでいます。中でも研究開発が進んでいるのはアメリカと中国で、既に本物と見た目が変わらない人工ダイヤモンドを製造販売している会社もあるほどです。

人工ダイヤモンドと天然ダイヤモンドは、プロが見てもどちらが天然かを区別するのが大変なほど、見た目から性質までとても良く似ています。ダイヤモンドを愛する人の中には、地球で作られた天然のものだからこそ価値があると考える人もいれば、人工的に作られたダイヤモンドに対して興奮を覚える人もいます。そのため、近い将来には、ダイヤモンドといっても、天然のものなのか人工のものなのかを指定しなければいけない時代が来るかもしれません。

そのための対策として、天然のダイヤモンドとしっかり区別をつけることが、今後のダイヤモンド業界においては大切なことだと考えられています。今後は、ダイヤモンドの種類について、検出・開示・差別化を徹底することが求められていくでしょう。

まとめ

天然のダイヤモンドは、地底の深い部分で地球のプレートから大きな圧力を受け、マグマによる高温という環境下の中で長い時間をかけて作られます。人工ダイヤモンドの製造技術は日々進歩しており、天然ダイヤモンドのように高圧と高温の条件下で作る方法だけでなく、衝撃やプラズマを使う方法などもあります。今後、人工ダイヤモンドが流通する中では、天然のものと区別をつけることが必要不可欠になるでしょう。

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