[スポンサーリンク]

一般的な話題

ダイヤモンドは砕けない

[スポンサーリンク]

 

4月の誕生石 ダイヤモンド

 

世界一硬い物質としてダイヤモンドは知られ、他の物質では歯が立たず、そのためダイヤモンドはダイヤモンド自体でもって磨かれます。なんという発想の転換、子どもの頃それを聞いて驚いたものです。4月になりましたので誕生石にちなんで、ダイヤモンドがなぜ磨けるのか、分子動力学のシミュレーション結果を紹介したいと思います。ただ単に、硬いもの同士で砕かれていたというわけではないようですよ。物理変化だけではなく、ダイヤモンドの研磨に潜んでいた化学反応とはいったい?

永遠の絆の象徴として、宝飾品でおなじみのダイヤモンド。ずば抜けて高い屈折率を持ち、電気は通さないものの熱はよく通し、ひっかき傷に対する硬さではナンバーワン。炭素の単体として知られ、産業界でも重要な材料です。 

硬いダイヤモンドを「磨く」というのだから、変化はやはりダイヤモンドの表面で起きています。研磨にともなう変化の舞台となるダイヤモンドの表面はどうなっているのかというと、高校ではごまかされてしまったと思いますが、アルキル基の水素原子であったり、ヒドロキシ基であったり、カルボニル基であったりして、永遠に炭素原子が続くわけではありません。今回、紹介する分子動力学シミュレーション[1]では、炭素原子の連なる端は便宜上すべて水素原子であるものとして演算しています。

samdiamond

ダイヤモンドは端まで永遠に炭素原子が続くわけではないッ!

 

ダイヤモンドで通常もとの炭素原子は4方向に結合がのびるsp3混成軌道を取っています。メタンやエタンと同じアレです。

強い力をかけてダイヤモンドどうしをこすりあわせると、まず3方向に結合がのびるsp2混成軌道になります。エチレンと同じアレです。

さらに、このまま続けると、炭素原子が2方向に結合がのびるsp混成軌道を取ります。アセチレンと同じアレです。

炭素がアモルファスに変化するとともに、ここで大気中の酸素分子が登場し、sp軌道を取った不安定な炭素原子と反応して、二酸化炭素なり一酸化炭素なりが生成するようです。単に砕かれていたわけではなく、磨かれるとダイヤモンドは表面だけ燃えていたというのです。

以前から知られていた減圧下ではダイヤモンドを擦りあわせても磨かれにくいという観察を、このシミュレーション結果は上手く説明することができます。酸素分圧がかなめだったのでしょう。

 

GREEN0401.PNG

論文[1]より

さすがダイヤモンド!

他の物質たちにできないことを平然とやってのけるッ!

 

 参考論文

[1] “Anisotropic mechanical amorphization drives wear in diamond” Lars Pastewka et al. Nature Materials 2010 DOI: 10.1038/NMAT2902 

 

関連書籍

 

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 有機合成で発生する熱量はどのくらい?EasyMax HFCal
  2. C(sp3)-Hアシル化を鍵とするザラゴジン酸Cの全合成
  3. Reaxys Ph.D Prize2019ファイナリスト発表!
  4. 【追悼企画】生命現象の鍵を追い求めてー坂神洋次教授
  5. 新アルゴリズムで量子化学的逆合成解析の限界突破!~未知反応をコン…
  6. 有機合成化学協会誌2022年10月号:トリフルオロメチル基・気体…
  7. mi3 企業研究者のためのMI入門③:避けて通れぬ大学数学!MIの道具と…
  8. 拡張Pummerer反応による簡便な直接ビアリール合成法

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 水の電気分解に適した高効率な貴金属フリーの電極が開発される:太陽光のエネルギーで水素を発生させる方法
  2. MOFはイオンのふるい~リチウム-硫黄電池への応用事例~
  3. トリフルオロ酢酸パラジウム(II) : Trifluoroacetic Acid Palladium(II) Salt
  4. 【書籍】有機スペクトル解析入門
  5. 多孔性材料の動的核偏極化【生体分子の高感度MRI観測への一歩】
  6. 【速報】2022年ノーベル化学賞は「クリックケミストリーと生体直交化学」へ!
  7. マーシャル プロパルギル化 Marshall Propargylation
  8. シアノヒドリンをカルボン酸アミドで触媒的に水和する
  9. 化学者に役立つWord辞書
  10. 堀場雅夫 Masao Horiba  

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年4月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

最新記事

期待度⭘!サンドイッチ化合物の新顔「シクロセン」

π共役系配位子と金属が交互に配位しながら環を形成したサンドイッチ化合物の合成が達成された。嵩高い置換…

塩基が肝!シクロヘキセンのcis-1,3-カルボホウ素化反応

ニッケル触媒を用いたシクロヘキセンの位置および立体選択的なカルボホウ素化反応が開発された。用いる塩基…

中国へ行ってきました 西安・上海・北京編①

2015年(もう8年前ですね)、中国に講演旅行に行った際に記事を書きました(実は途中で断念し最後まで…

アゾ重合開始剤の特徴と選び方

ラジカル重合はビニルモノマーなどの重合に用いられる方法で、開始反応、成長反応、停止反応を素反応とする…

先端事例から深掘りする、マテリアルズ・インフォマティクスと計算科学の融合

開催日:2023/12/20 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

最新の電子顕微鏡法によりポリエチレン分子鎖の向きを可視化することに成功

第583回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 陣内研究室の狩野見 …

\脱炭素・サーキュラーエコノミーの実現/  マイクロ波を用いたケミカルリサイクル・金属製錬プロセスのご紹介

※本セミナーは、技術者および事業担当者向けです。脱炭素化と省エネに貢献するモノづくり技術の一つと…

【書籍】女性が科学の扉を開くとき:偏見と差別に対峙した六〇年 NSF(米国国立科学財団)長官を務めた科学者が語る

概要米国の女性科学者たちは科学界のジェンダーギャップにどのように向き合い,変えてきたのか ……

【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2025卒)

■■求める人物像■■「大きな志と好奇心を持ちまだ見ぬ価値造像のために前進できる人…

細胞代謝学術セミナー全3回 主催:同仁化学研究所

細胞代謝研究をテーマに第一線でご活躍されている先生方をお招きし、同仁化学研究所主催の学術セミナーを全…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP