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天然ダイヤモンドよりも硬い人工ダイヤモンドを開発

2025.03.05 23:00:10 Wednesday

中国の吉林大学と中山大学による研究によって、長らく幻とされてきた「六方晶ダイヤモンド」の安定合成に世界で初めて成功しました。

一般的に知られる立方晶のダイヤモンドを上回る硬度を持つと理論的に予測されながら、これまで大型で純度の高いサンプルを得るのは困難とされてきました。

しかし今回、黒鉛(グラファイト)を高圧・高温下で変質させる革新的な手法を確立し、ミリメートルサイズの高純度六方晶ダイヤモンドの合成に成功。

宝飾用途だけでなく、切削加工や半導体基板など幅広い産業・技術分野での飛躍的な性能向上が期待されています。

この新素材は、私たちのものづくりと科学の未来をどのように変えていくのでしょうか?

研究内容の詳細は『Nature Materials』にて発表されました。

General approach for synthesizing hexagonal diamond by heating post-graphite phases http://dx.doi.org/10.1038/s41563-025-02126-9

なぜ“ダイヤモンドの硬さ”が注目されるのか

なぜ“ダイヤモンドの硬さ”が注目されるのか
なぜ“ダイヤモンドの硬さ”が注目されるのか / Credit:Naval Research Laboratory

私たちが日常的に目にするダイヤモンドは、宝石としてのきらめきや高い希少価値によって広く知られています。

しかし、その魅力は美しさだけではありません。

古来よりダイヤモンドは「地球上で最も硬い天然物質の一つ」として評価され、切削や研磨、掘削工具など、産業界のさまざまな場面で不可欠な役割を果たしてきました。

たとえば、ダイヤモンド製ドリルビットは堅牢な岩盤を穿孔するのに用いられますし、ハイエンドな電子機器の製造工程でも、微細な加工や研磨用途でダイヤモンドを利用する技術が確立されています。

こうした高い硬度に支えられた信頼性が、ダイヤモンドを「装飾品以上の機能材料」として際立たせているのです。

しかし、近年の技術革新により、私たちはさらに「より硬い」新しいダイヤモンドを求める段階へと踏み込んでいます。

従来の天然ダイヤモンドでも十分に硬いとはいえ、産業界では常に高精度かつ高効率の加工や極限環境下での部品寿命の向上が求められてきました。

また、半導体の性能を支える基板素材としての利用や、より高温でも安定して機能する材料への需要が高まり、ダイヤモンド以上の物性を持つ物質が待望されていたのです。

その背景には、地球深部や惑星内核などの“極限環境”における鉱物形成プロセスを模倣・応用し、炭素を多彩な形態に変化させられるようになってきた最新の研究動向もあります。

こうした研究が進む中で見いだされてきたのが、従来の立方晶とは異なる結晶構造を持ち、「六方晶ダイヤモンド」や「ロンズデーライト」と呼ばれるダイヤモンドの新しい可能性です。

自然界では極めて稀少であり、高純度・大サイズのサンプルを得ることも難しいとされていた六方晶ダイヤモンドの合成が、もし実用レベルまで達すれば、これまで人類が手にしたどの物質よりも優れた硬度や耐熱性を持つ革新的な材料になるかもしれません。

だからこそ、“ダイヤモンドの硬さ”を改めて見直し、それを超える材料開発が今、大きな注目を集めているのです。

次ページ新たに開発された「六方晶ダイヤモンド」の概要

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