聞こえのいい「金」は、おそらく本物の金ではないでしょう。

編集者注:

最近、金の価格は継続的に新たな最高値を更新しています。多くのブランドの金製ジュエリーの価格が700元を超えたと報じられている。金は金融、宝石、高級品など富に関わる分野で昔から好まれてきましたが、ご存知ですか?金は産業や技術分野でも重要な役割を果たしています。

「金」と聞いて、最初に思い浮かぶものは何ですか？

それは「富」ですか？それは「力」ですか？それとも「宝石の陳列ケースの上の大きな金のチェーン」でしょうか?

私が思い浮かべたのは、教科書に載っていた考えさせられる一文でした。

金や銀は本来通貨ではありません。通貨は当然金と銀です。

金と銀は本質的にはお金ではありませんが、お金はその性質上、金と銀で構成されています。

—カール・マルクス

マルクスのこの教科書レベルの発言は、私たちの前にありのままの現実を突きつけている。「お金」に対する嫌悪感や軽蔑をいくら表現する人がいても、輝く金が人間の思想や文化に深く根付いていることは否定できないのだ。

現代社会では、金は流通通貨から撤退しましたが、「金の使用」は依然として物事の重要性を反映する最良の方法です。例えば、スポーツ競技の金メダルは1位に相当し、各種競技の金メダルは最高の栄誉を表し、香港とマカオが中国に返還された際に中国郵政公社が発行した金の波模様のエンボス加工が施された切手もその例である。

これらのほぼユニークな存在はすべて、金、または「金」の概念を使用して、自分のステータスを裏付けています。

社会が変化するにつれて、金の黄金色は富と地位の代名詞になりました。

しかし、本物の金は高価すぎます。私たちの日常生活では金製品をたくさん目にしますが、実はそれらは人々の心理的欲求を満たす「西洋製品」の一群なのです。 「チタン」「ローズゴールド」「シャンパンゴールド」・・・金色を模したメッキは、私たちの日常生活で目にする金製品の主流です。

しかし、非常に高級で上品に聞こえるこれらの名前は、実際には本物の金ではなく、はるかに安価なメッキで作られている可能性が高いことを覚えておいてください。 10 点中 9 点であるのにすべてではない理由は、一部の極めてニッチなカスタマイズ モデルは、顧客のカスタマイズ要件を満たすために本物の金で作られる場合があるからです。

多くの人が知らないのは、金が金融、宝石、高級品などの富に関連した分野で人気があるだけでなく、産業やテクノロジーにおいても重要な役割を果たしているということです。中国黄金協会の統計によると、中国の工業・技術部門の金消費量は2019年だけで100.75トンに達し、同国の金消費量の約10％を占めた。

パート1

なぜ金は工業生産や科学研究にも使われるのでしょうか?

金は、その物理的および化学的特性により、産業や技術で使用されています。金は延性、化学的安定性、導電性が非常に優れており、密度も高く、溶解や加工も容易です。

そのため、1グラムの金を破損することなく、約1平方メートルの金箔に粉砕することができます。さらに、金は19.32g/cm3という高い密度を持っています。わずか数百原子の厚さしかない金箔は、もはやセミの羽のように薄いとは言えません。セミの羽は金箔よりもはるかに厚いのです。ほんのわずかな空気の動きでも、この非常に薄い金箔に波紋が生じます。

見た目からして、この種類の金箔はすでに半透明です。光に逆らって見ると、青緑色の光が金箔を透過して青緑色に見え、光に逆らって見ると、反射した赤黄色光が金色に赤く見えます。

堆積によって成長した28nmの厚さの金の膜。透明な緑と金色の赤の反射に注目してください。

画像出典: Science, 2017, 355, 1203-1206, DOI: 10.1126/science.aam5830

ただし、このくらい薄い金箔は絶対に直接手で持ってはいけないので注意してください。手の汗や油ですぐに金箔が手にくっついて破れてしまい、剥がすのが難しくなります。したがって、指に金メッキを施すつもりがないのであれば、それに手を出さないでください。

では、この薄い金の板を損傷せずに拾うにはどうすればいいのでしょうか?

金箔を拾うのに適した道具は羽です。羽の静電気を利用して金箔を拾い上げ、適切な表面に広げます。このような薄い金箔は通常、金コーティング工程の原料となります。金箔を手で巻いたり、金箔を金箔で包んだりする作業は、無形文化遺産レベルの工芸ともいえます。

羽根で金箔を摘む

画像出典：新華網

しかし、金箔は違法な目的で使用されることもあります。犯罪者は金箔を砕いて違法な添加物として使用し、特定の高級食品やアルコール飲料に混ぜることがあります。金箔は軽すぎて液体に沈みにくいため、金箔を混ぜたアルコール飲料や化粧品などは光の下で非常に優れた視覚効果を発揮します。

しかし、実際に金箔を混ぜた食べ物を食べたらどうなるでしょうか?

人間の胃液は、金を腐食させるほど王水ほど強力ではありませんし、胃や腸に金を消化できる能力を持つ生物は知られていません。しかし、食べて「金を飲み込んで自殺する」効果が得られるかどうかについては、あまり心配する必要はありません。液体に浮遊できるこの金箔は、重力圧による消化管へのダメージを引き起こしません。

また、金は十分に安定しているため、金箔が胃に入った後、消化管を刺激する金属イオンの放出による病変を引き起こすことはありません。つまり、服用後は、多額の費用がかかること以外にメリットもデメリットもないというのが現在の認識です。しかし、軽々しく試さないでください!

金の高密度についてお話ししたので、次はその安定性について見てみましょう。

金は安定性に優れ、酸化や腐食によって破壊されにくい性質を持っています。発掘された文化遺物の中で、金の工芸品は「埋蔵されたときと発掘されたときとで同じ状態を保っている」唯一の工芸品かもしれない。石の工芸品、特に翡翠の工芸品では、この破壊不可能な効果を達成するのは困難です。 「金の体は不滅である」や「本物の金は火を恐れない」などの言い回しも、古代の人々が金の化学的安定性を理解していたことを反映しています。

考古学スタッフが劉鶴の主墓で金の工芸品を発見

画像提供：江西省文化財考古研究所

この安定性は、装飾を超えた実用的な効果を金箔にもたらします。物体の表面にある金箔の層は、どんなに薄くても酸素によって腐食されて崩壊することはなく、酸素や水分の浸透を最小限に抑えます。内部の物体の酸化、錆、溶解、腐敗は大幅に遅延されます（もちろん、金の膜は時間の経過とともに破れ、環境からの水と酸素が継ぎ目に浸透します）。実用的な金箔は高価ですが、古い状態ではこれより良い表面処理はありません。資金に困らない王宮や仏教寺院では、条件が許せば、金箔や金メッキ、さらには金メッキを多用します。重要な建築要素や彫像、玉座の間、彫像の金色の体を保護するために金が使用されます。これは、見た目が豪華で高貴になるだけでなく、腐食や錆を防ぐためでもあります。

パート2

産業やテクノロジーの分野で金はどこで使われていますか?

前述のように、中国の工業/技術用金消費量は2019年に100.75トンでした。この数字は大きいように思えるかもしれませんが、中国人は同じ年に宝飾品にその6.7倍の金を使用しました。言うまでもなく、金は貴金属なので、産業においては控えめに使用しなければなりません。

では、100.75 トンの金はどこで使われたのでしょうか?

誰かが言いました、「知ってるよ！」産業と技術！嫦娥4号が月の裏側に着陸したというニュースを覚えていますか？着陸船は金色の光で輝いていました！おそらく金箔で覆われているのでしょう。我が国は近年大きな技術的進歩を遂げ、多くの衛星を打ち上げており、その消費は不可欠となっている。

玉兔2号ローバーのパノラマカメラが嫦娥4号着陸機の画像を撮影

画像出典: 中国月探査CLEP

申し訳ありませんが、間違った答えです。衛星や宇宙船の外装を覆う金色の「布」は、キラキラ光っているように見えますが、金メッキではなく、温度制御に使われるポリイミド（PI）の色である可能性が高いです。ただし、特定の保護要件を満たすために、実際のニーズに応じて、金メッキなどの金属層がポリイミド上にメッキされることもあります。

重要なポイントを強調します。以下のものは本物の金で作られています。

まず、金には錆や腐食を防ぐ働きがあるため、現代の電子産業では、回路基板上の金の指、スイッチ、ジョイント、コネクタを保護するために、毎年大量の金を消費しています。これが工業用金消費の主な方法です。

これらの部品には優れた電気伝導性が求められることが多いのですが、錆や腐食を防ぐために保護塗料で密封する方法がないため、金メッキ層で保護するしかありません。しかし、金メッキ層は非常に薄いため、毎年無数の電子工業製品に消費される金メッキの量は、宝飾品に使用される金のほんの一部にすぎません。

指を金メッキするのに使用されるこれらの宝飾品は、長い間この小さな工場を忙しくさせるだろう。

画像出典: Veer Gallery

Gold Finger という名前は、「データの送信や電力の供給に使用される、指の列のような形をした金メッキの導電性金属シート」に由来しています。もちろん、コストを節約するために、一部のローエンド回路では金メッキ層が省略されたり、真鍮に置き換えられたりすることがあります。当然耐食性は大幅に低下しますが、コストも削減されます。沖合の石油プラットフォームのような塩分濃度の高い霧の環境下でない限り、金メッキされていないこれらの安価な電子機器は、顧客が機器の交換を決めるまで持ちこたえる可能性がある。

ゴールドフィンガー: 回路基板や拡張カードを差し込むための電源および信号インターフェース

画像出典: Veer Gallery

第二に、一部の戦闘機のキャノピーが珍しい金色に反射していることに気づく人もいるかもしれません。今回は私の推測が的中しました。確かに金メッキの結果です。もちろん、キャノピーが金メッキされているのは「高級」バージョンの戦闘機のみであり、ステルス性能が求められる安価な主力戦闘機は存在しません。少しのお金をかけることに抵抗がなければ、キャノピーを金メッキにしましょう。

F-22Aを例にとると、バブルキャノピー全体がまさに金メッキされています。下の写真の反射は、金メッキ層の存在をよく示しています。キャノピーのサポートのおかげで、金メッキは非常に薄くなり、ほぼ透明になり、パイロットの視界への影響は最小限に抑えられます。

しかし、この薄い金の層は導電層を形成し、レーダー波がキャノピーを通過するのを効果的に防ぎ、キャノピー表面と機体外板が反射体を形成し、レーダー波の反射角度を効果的に制御します。これは、レーダー波がコックピットに照射され、強力な散乱源を形成し、戦闘機の全体的な低 RSC 設計が破壊され、レーダーのステルス効果が低下する状況を回避するためです。

ステルス性能をそれほど要求しない「ローエンド」戦闘機や非ステルス戦闘機の場合、貧弱な RSC を気にしないため、キャノピーが金色に反射しているのを見ることはまれです。

同様に、サイズは限られているが電磁両立性に対する要件が高い一部のシステムでは、金メッキのシールド層も電磁干渉を低減する手段となります。

また、走査型電子顕微鏡 (SEM) による顕微鏡画像も、金メッキの導電性の原理を利用しています。非導電性の非金属サンプルを扱う場合、走査型電子顕微鏡が効果的に画像を形成できるように、サンプルの表面に薄い金の膜をスプレーして導体として機能させる必要があります。

たとえば、走査型電子顕微鏡を使用して蚊の微細な細部を観察したい場合、まず蚊に金の層を吹き付ける必要があります。死んだ蚊に、宝石グレードの999金や10,000純金よりもはるかに純度（価格）の高い高純度金の層をメッキすることは、本当にこの上ない名誉です。

走査型顕微鏡の下にある蚊の頭。この写真は白黒ですが、蚊はすでに金色の体になっています。

航空宇宙分野では、金は宇宙空間における特定の種類の放射線から身を守るために使用される非常に重要な保護材料でもあります。金メッキが可能な上記のポリイミド被覆に加えて、船外宇宙服には金メッキ部品を使用する必要があります。

上の写真では、ロシアの「シーホーク」宇宙服マスクの上部にある輝く金色の半球は、実際には半分開いた金メッキのマスクです。これは宇宙服マスクの最も外側にある開閉可能な反射防止保護カバーで、本物の金の層でメッキされています。この半透明の金の層は透明な支持材料の上にメッキされており、宇宙飛行士が手動で開閉して、船外活動中に強い太陽光、特に太陽光に含まれる紫外線や赤外線による損傷から保護することができます。

さらに、金は研究室では他にもさまざまな用途に使われます。たとえば、 「金電極」は電気化学や電気分析でよく使用されるツールです。有機化合物の末端にある硫黄原子は金と容易に結合するため、金電極は硫黄含有化合物（チオール化合物）の表面改質とそれに関連する研究や検出に特に適しています。

数え切れないほど多くの研究者が愛したり嫌ったりしている「ナノゴールド」は、化学、材料、ナノテクノロジー、生物学、医学にまたがる、実に素晴らしいツールです。

さまざまな形状とサイズのナノゴールド材料は、異なる光吸収特性を持ち、異なる色を表示します。

ナノゴールドはさまざまな幾何学的形状を持つことができ、表面の改質が容易で、タンパク質や核酸に結合しやすい性質を持っています。また、蛍光、表面増強ラマン散乱（SERS）、暗視野イメージング、電気分析など、数え切れないほど多くの検出方法で検出することができ、豊富な利用方法を持っています。これらの特性により、ナノゴールドは生化学検査キットを作成するための非常に優れた基本材料となります。

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さらに、金は化学実験室や工業生産において一般的な触媒成分の 1 つです。周期表では、金の隣の元素はすべて非常に重要な触媒元素であるため、金はいくつかの触媒の組成にも現れ、石油化学などの工業生産や関連する理論研究で使用され、消費されています。

極めて高い表面積比を持つナノゴールドも、非常に有望な新しい触媒です。しかし、白金族貴金属触媒と同様に、触媒の回収・再利用の問題が解決されなければ、貴金属材料の使用量を削減できず、生産コストを削減することができず、非常に困ったことになります。

最後に、「金」の使用コストは低くはないものの、工業生産や科学技術研究において「金」を使用する目的は決して「富を誇示すること」ではなく、使用しなければならない貴金属原料であることを強調しておく必要があります。実際の工業生産においては、金の材料費は通常、総コストのほんの一部に過ぎないことを付け加えておきたいと思います...

制作：中国科学普及協会

著者: ラオ・シュー・ノヴィッチ

プロデューサー: 中国科学博覧会

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。

この記事は、China Science Expo (kepubolan) に最初に掲載されました。転載する場合は公開アカウントの出典を明記してください