[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

 

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

 

The following two tabs change content below.
Green

Green

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。
Green

最新記事 by Green (全て見る)

関連記事

  1. 第7回日本化学会東海支部若手研究者フォーラム
  2. アルカリ金属でメトキシアレーンを求核的にアミノ化する
  3. アイディア創出のインセンティブ~KAKENデータベースの利用法
  4. ノーベル賞への近道?ー研究室におけるナレッジマネジメントー
  5. アルケンのE/Zをわける
  6. ケイ素置換gem-二クロムメタン錯体の反応性と触媒作用
  7. ノーベル賞の合理的予測はなぜ難しくなったのか?
  8. 白リンを超分子ケージに閉じ込めて安定化!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. マイヤース・斉藤環化 Myers-Saito Cyclization
  2. 研究室ですぐに使える 有機合成の定番レシピ
  3. バイエルワークショップ Bayer Synthetic Organic Chemistry Workshop 2018
  4. 歪んだアルキンへ付加反応の位置選択性を予測する
  5. 2009アジアサイエンスキャンプ・参加者募集中!
  6. 4-ヨードフェノキシ酢酸:4-Iodophenoxyaceticacid
  7. 有機EL organic electroluminescence
  8. 創薬に求められる構造~sp3炭素の重要性~
  9. 【速報】2016年ノーベル化学賞は「分子マシンの設計と合成」に!
  10. 水素化ホウ素ナトリウム Sodium Borohydride

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

分子で作る惑星、その名もナノサターン!

2018年、東工大の豊田真司先生らによって、まるで土星を型どったような分子の合成が報告された。フラー…

磯部 寛之 Hiroyuki Isobe

磯部寛之(いそべひろゆき、1970年11月9日–東京都生まれ)は日本の有機化学者である。東京大学理学…

死海付近で臭素が漏洩

イスラエル警察は死海付近の向上から臭素が漏れだしたことを明らかにし、付近住民に自宅にとどまるよう呼び…

光触媒反応用途の青色LED光源を比較してみた

巷で大流行の可視光レドックス触媒反応ですが、筆者のラボでも活用するようになりました。しかし経…

宮沢賢治の元素図鑑

概要本書は宮沢賢治の作品に登場する元素を取り上げ、作品を入り口として各元素について解説した書…

電子豊富芳香環に対する触媒的芳香族求核置換反応

2017年、ノースカロライナ大学チャペルヒル校・David Nicewiczらは、可視光レドックス触…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP