髪の毛が抜けているのでしょうか？いや、「ダイヤモンド」かもしれない！

「ダイヤモンドは永遠です。」ダイヤモンドはその希少性と輝きから非常に人気があります。宝石の王として知られ、永遠の愛と永遠の結婚の象徴とされています。まさにこの概念のせいで、ダイヤモンドは不足し、今日の結婚式では必需品となっているのです。

天然ダイヤモンドの元の形はダイヤモンドであり、炭素で構成された鉱物であり、グラファイトの同素体です。多くの場合、地球の約 150 キロメートルの深さの非常に高い圧力と 1000 ℃ を超える環境の下に「隠されている」ため、形成されるまでに数十億年かかります。

ロンズデーライトの「海」に浮かぶダイヤモンドの「川」

画像出典: 物理学者組織ネットワーク

しかし、技術の発達により、髪の毛や遺灰などから作られた人工ダイヤモンドは、わずか数日で合成できるようになりました。すごいと思いませんか？

青い髪のダイヤモンド？ダイヤモンドがお好きですか？

髪の毛は本当にダイヤモンドにできるのでしょうか？

2007年、アメリカの会社ライフジェムは人工ダイヤモンド技術を使って有名な音楽家ベートーベンの髪の毛から130mgの炭素を抽出し、3つの青い宝石を作り、オークションで開始価格5万ドルで出品した。同社は後にマイケル・ジャクソンの髪の毛をダイヤモンドに変えた。

ベートーベンダイヤモンド画像出典: bing.com

中国の伝統文化には、「髪は夫婦となり、その愛は疑う余地がない」ということわざがあります。髪は中国人にとって愛情や憧れを表現する特別な手段となっており、それはダイヤモンドの意味と一致しています。そのため、青思ダイヤモンド、清思ダイヤモンド、清思ダイヤモンドなどの同音異義語の名前を持つ人工カスタマイズダイヤモンドが市場に登場し、ヘアダイヤモンドに独特の記念的意義を与えて消費者を引き付けました。

この時点で、ダイヤモンドとは何の関係もなさそうな髪の毛が、どうやってダイヤモンドになるのかと疑問に思う人もいるかもしれません。

髪の毛は主にケラチンで構成されており、ある程度の耐熱性を持っています。真空状態では、温度が一定限度を超えると毛髪は炭化します。炭化後、髪の毛には炭素元素だけが残り、ダイヤモンドは炭素から作られます。つまり、髪の毛に含まれる炭素元素を抽出できれば、ダイヤモンドを作るのに使用できるということです。

画像出典: Pixabay

具体的には次のようになります。

まず、髪の毛を採取して粉末状に粉砕し、1800～3000℃の真空高温環境で炭化させ、さらに不純物を取り除くために精製します。

次に、高温高圧法によってダイヤモンドが合成されます。炭化した毛髪などの材料を高温高圧の環境に送り込み、ダイヤモンド原石が「成長する」のを辛抱強く待ちます。

最後に、ダイヤモンド原石は不純物を取り除くために加工され、形を整えて研磨され、完成したダイヤモンドが得られます。

画像出典: 参考資料 2

炭化後に毛髪に残るさまざまな元素を使用して、さまざまな色のダイヤモンドを生産することができます。すごいですよね？

髪を洗うときに抜け落ちる絡まった髪の毛の束を思うと、胸が張り裂けそうになりました。あれらは抜け落ちた髪の毛ではなく、ダイヤモンドだったのです！

髪の毛からダイヤモンドはどうやって作られるのでしょうか？

髪の毛をダイヤモンドにするための主な方法には、高温高圧法（HTHP）と化学蒸着法（CVD）があります。

合成ダイヤモンドは、高温高圧法を用いて 1954 年に初めて登場しました。原理は、天然ダイヤモンドの成長環境をシミュレートし、超高温高圧条件下でグラファイト粉末からダイヤモンドを合成することです。

高温高圧法は、温度勾配法、温度差法、静圧触媒法とも呼ばれます。簡単に言えば、小さなダイヤモンドを「種」として使い、純粋な炭素材料（グラファイトなど）を原料として、超高温高圧の条件下で溶かして炭素原子に分解します。金属触媒の助けにより、炭素原子はダイヤモンドの「種」に向かって移動し、結晶化してより大きなダイヤモンド結晶を形成します。同時に、触媒を構成する金属原子が多かれ少なかれダイヤモンド格子に入ります。

この方法は、国内外の工業生産において超硬質材料を合成するために最も広く使用されている方法であり、ほとんどのラボラトリーグロウンダイヤモンドもこの方法を使用して生産されています。この方法で合成されたダイヤモンドは主に塔型で、成長速度が速く、コストが低く、色が良く、純度がわずかに低いですが、全体的な利点は有利であり、特に1〜5カラットの養殖ダイヤモンドの合成において有利です。

画像出典: Pixabay

化学蒸着法による合成ダイヤモンドの原理は、高温低圧環境を作り出し、金属触媒の助けを借りて活性炭素原子を炭素含有ガスから分離し、それを結晶の形で小さなダイヤモンド基板上に堆積させて、大粒径ダイヤモンド結晶に相互成長させることです。高温高圧法と比較すると、化学蒸着法では板状の合成養殖ダイヤモンドが生成され、色の制御が難しく、養殖サイクルが長く、コストが高くなりますが、純度が高く、5カラット以上の養殖ダイヤモンドの合成に適しています。

したがって、理論的には、炭素を抽出し、黒鉛化するか、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素などのガスに変換した後、上記の技術によって、あらゆる炭素含有物質をダイヤモンドにすることができます。髪の毛の炭素含有量は約45％、灰の炭素含有量は約2％で、人工ダイヤモンドの合成に必要な条件を満たしています。

髪の毛でできたダイヤモンド

天然ダイヤモンドとの違いは何ですか？

天然ダイヤモンドが形成されるには何十億年もかかりますが、研究室でダイヤモンドを成長させるには数週間しかかからず、コストも天然ダイヤモンドの 1/4 ～ 1/8 にすぎません。さらに、ラボで生成されたダイヤモンドは品質が優れており、天然ダイヤモンドと見た目に違いはありません。そこで疑問になるのが、ラボで生成されたダイヤモンドと天然ダイヤモンドをどうやって区別するかということです。

私たちの肉眼では、ラボで生成されたダイヤモンドと天然ダイヤモンドの間に違いはありません。これらは宝石研究所の専門機器を使用してのみ識別できます。そのため、人工ダイヤモンドを「偽ダイヤモンド」と考える人も多くいます。

画像出典: Pixabay

しかし、2018年に米国連邦取引委員会（FTC）はダイヤモンドの定義を再定義し、ラボで製造されたダイヤモンドをダイヤモンドのカテゴリーの一部として分類しました。国際的に認められた宝石鑑定・格付け機関GIAも2019年に「合成ダイヤモンド」の代わりに「ラボで製造されたダイヤモンド」を使用すると発表しており、これはダイヤモンド業界が養殖ダイヤモンドのアイデンティティを再定義したことを意味します。

高品質のヘアダイヤモンドは研究室で生成され、ヘアカーボン抽出、グラファイト化、成長のプロセスを経る必要があります。一連のハイテク技術により、ダイヤモンドの純度は天然ダイヤモンドの4Cの要件に達します。通常の人工ダイヤモンドよりも品質が高く、特別な記念的意義を持っています。

しかし、合成ダイヤモンドを製造する過程では、生物由来の炭素源を高純度のグラファイトに変えるために必要な温度が1000℃以上と高いため、DNA構造が破壊され、生物学的特性が消失し、天然ダイヤモンドと同じ物理的性質を持つ無機鉱物となり、通常の合成ダイヤモンドと区別がつかない。したがって、髪の毛からダイヤモンドを作ることの意味は、精神的な支えということになります。

最近では、合成ダイヤモンドを受け入れる人が増えています。結局のところ、装飾用のジュエリーとして、ラボで製造されたダイヤモンドは天然ダイヤモンドと同じくらい輝き、同じ品質の天然ダイヤモンドよりも安価です。

多くの若者は、婚約や結婚の際に自分の髪の毛でダイヤモンドの指輪を作り、愛する人と一緒にそれを着け、「髪を結んで結婚し、お互いに疑いのない愛を持っている」ことを心から実感しています。

この記事を読んで合成ダイヤモンドについて学んだ後、合成ダイヤモンドの指輪を購入したいと思いますか?

画像ソース: soogif

参考文献:

[1] Chen Qianwang、Lou Zhengsong、Wang Qiang、他。合成ダイヤモンドの研究の進歩[J]。物理学、2005(03):199-204.

[2] 張戦、張乾南。人間の髪の毛からダイヤモンドを作るプロジェクトの紹介[J]。超硬材料工学、2016、28(02):54-56。

[3] 張志国人工合成ダイヤモンドの歴史と現状[D]吉林大学、2006年。

[4] 人間の髪の毛から作られた合成ダイヤモンド[J]。モダンチーム、2007(07):19。

[5]邱清月人工的に生成されたダイヤモンドは永久に存在し続けることができるか？[N]深センビジネスデイリー、2022年8月1日。

[6] ベートーヴェンの髪の毛は3つの輝くダイヤモンドに加工され、それぞれ100万ドルの価値があると推定されています[N]。チャイナデイリーオンライン - グローバルオンライン、2007年9月20日。

[7] アメリカの会社はジャクソンの髪の毛を使ってダイヤモンドを製造している[N]。中国青年報、2009年7月29日。