合成ダイヤモンド：暗い産業から明るい宝石へ
2月 4, 2013
Antoine Lavoisier（アントワーヌ・ラヴォアジエ）は、ダイヤモンドが炭素の結晶形であることを1772年に発見しました。1800年代の科学者はダイヤモンドの製造を試み、成功したという未確認情報を主張をしました。 英国の作家であるH.G Wells（H.G. ウェルズ）は、1911年の作品の中で「ダイヤモンドメーカー」という高温高圧（HPHT）を使用した基本的なプロセスを説明しました。
しかし、HPHTプロセスを使用した商業的に実現可能な合成ダイヤモンドは、1950年代まで見られませんでした。 その約60年後の今日、合成ダイヤモンドは宝飾品市場と技術的用途の両方で影響を与えています。
1952年、Union Carbide（ユニオン·カーバイド）のWilliam Eversole（ウィリアム・エバゾール）は、低圧で比較的低温の化学気相成長（CVD）法を使用して小型の合成ダイヤモンド作成しました。 スウェーデンの会社であるASEAは、HPHT合成ダイヤモンドの作成に成功しましたが、このことは公開されませんでした。 これとは対照的に、Tracy Hall（トレイシー·ホール）や他のGeneral Electric（ゼネラル·エレクトリック）（GE）の科学者たちは、1954年、ダイヤモンドを成長させるための熱、圧力、および炭素フラックスの正しい組み合わせを発見したと発表しました。
興味深いことに、合成ダイヤモンドを製造するこれらの2つの非常に異なる方法は、双方共に数年以内に初めて成功を収めました。
GEの最初のHPHT合成物質は、様アマナ産業用途に適用された小さな茶色のダイヤモンドでした。 工業用ダイヤモンドは、米国および他の各国政府にとって非常に重要であると考えられました。それらは戦略的に蓄積され、最終的には有意な量が蓄積されました。
HPHTプロセスは、自然が天然ダイヤモンドを作成するための強力な熱と圧力を成長チャンバー内に再現しました。 GEのブレークスルーの数年後、De Beers（デビアス）は産業合成を、またロシアの科学者はダイヤモンド合成プロセスを開発しました。これらはすべて基本的に同じHPHT成長プロセスに基づいていました。
これらの生産者は産業合成ダイヤモンドを毎年数百万カラット製造しましたが、1971年までは質と大きさの点で十分ではありませんでした。GEは宝石品質の合成物質を作成したと発表し、検査のためにGIAラボラトリーのRobert Crowningshield（ロバート・クローニングシールド）に送りました。 ニューヨークのダイヤモンド会社によって研磨されたダイヤモンドは、0.26〜0.30カラットあり、カラーはJ〜Fでした。 GEはまたいくつかのファンシーカラーの黄と青のものを作成し、GIAが分析しました。 全ての場合において、ダイヤモンド合成物には光学顕微鏡で容易に識別できる独特の金属フラックス内包物がありました。
この発表はダイヤモンド界に衝撃を与えましたが、懸念は時期尚早でした。 これらの宝石品質の合成ダイヤモンドを作るには巨大なプレスや膨大な量の熱と圧力が必要だったので、宝飾品として使用するには経済的に実行不可能でした。
その14年後、合成素材がダイヤモンド市場の潜在的な問題になりました。 1985年、住友電気工業は、GEプロセスをアップデートした技術を用いて産業用の大きな宝石質の合成ダイヤモンドの作成を始めたと発表しました。 住友の合成素材は、高品質の結晶を成長させるプロセスで使用される窒素に起因する独特の橙褐色または橙黄色でした。
住友は、これらの合成ダイヤモンドは宝石の市場向けに生産されたことを否定し、電気部品用の熱伝導体として販売されていると説明しました。 したがって、宝石品質の合成ダイヤモンドに研磨できない非常に薄いスライスで販売されました。
住友の合成素材は、GIAとDe Beers（デビアス）に行動を起こさせました。 GIAの研究者は、住友の3つの「原石」結晶と4つの完成した石を調べました。 これらの合成素材には独特の金属内包物や内部成長パターンがありました。また紫外線蛍光反応は、以後のHPHT合成の検査に利用する基本知識の作成に役立ちました。
ロンドン郊外にあるDe Beers Research Centre（デビアス研究センター）は、宝石学の研究室および宝飾品小売業者が迅速に合成・天然ダイヤモンドを区別できる装置の開発に着手しました。 1990年代半ば、2の検出ユニットが作成されたと報告されました。 小さいDiamondSure™は素早く天然ものから合成ものを分離できますが、その中のいくつかにはさらにテストが必要です。 より洗練されたDiamondView™は、超短波紫外線照射を用いた蛍光パターンの詳細なイメージングから合成素材を検出することができます。
宝石品質の合成素材作成技術が知られるようになると、米国、中国、ロシア、およびウクライナのいくつかのメーカーが宝飾品業界に販売を始めました。
過去10年間において、はるかに低価格のCVD成長過程が用いられるようになり、自然石の外観や品質にはるかに近い合成ダイヤモンドが宝石市場に登場しました。 この方法はまた、はるかに低い温度及び圧力で機能するだけでなく、より容易にHPHTよりも無色のダイヤモンドを作成します。 大きな合成ダイヤモンドの生産者のほとんどは、その低コストのために過去2〜3年の間にCVDプロセスに移行しました。 DiamondSureは潜在的な合成素材を検出し、大きなDiamondViewは天然物からCVDおよびHPHT合成素材を区別することができます。
製造方法の違いにもかかわらず、特殊な装置および方法を使用するGIAの研究者は、天然ダイヤモンドと合成素材のすべてを区別することができます。
2013年3月20日更新
