超伝導体の歴史の紹介
超伝導体は、特定の条件下でゼロ抵抗と磁場の完全な反発の特性を示す驚くべき物理現象です。 この分野の発展は、多くの有名な科学者、重要な実験的発見、そして理論的進歩と絡み合っています。 超伝導の歴史の軌跡を探り、不思議な現象から徐々に明らかにされ、応用されてきたことを理解しましょう。
ダイヤモンドレッスン:愛の象徴であり、産業界に欠かせない要素である「ダイヤモンド」。ダイヤモンドは5大貴石のひとつです。あなたはダイヤモンドについて十分に知っていますか?フォックスリンクは、ダイヤモンドの作り方から選び方まで、ダイヤモンドのあらゆる側面を紹介します。
超伝導体は、特定の条件下でゼロ抵抗と磁場の完全な反発の特性を示す驚くべき物理現象です。 この分野の発展は、多くの有名な科学者、重要な実験的発見、そして理論的進歩と絡み合っています。 超伝導の歴史の軌跡を探り、不思議な現象から徐々に明らかにされ、応用されてきたことを理解しましょう。
「ダイヤモンドはただの古い炭素だ」。 確かにダイヤモンドはグラファイトと同様、純粋な炭素の異性体である。 だから人類は、人工ダイヤモンドを作る方法を見つける探求をあきらめなかった。 157年後、炭素からダイヤモンドへの変換を成功させる最も重要な要因は、触媒(カタリスト)の使用であることが判明した。
ダイヤモンドはどのようにして生まれるのか? 天然ダイヤモンドは火山、プレート運動、隕石によって形成されるが、人工ダイヤモンドはどのようにして生まれるのだろうか? Honwayにお任せください!
私たちが知っているダイヤモンド 五大貴石の筆頭であるダイヤモンドは、純潔、忠実、永遠の輝きを象徴し、愛の最高のシンボルである。 ダイヤモンドの指輪は、結婚の最も重要な証となっている。 また、ダイヤモンドの価値は毎年5~10%以上着実に上昇しており、誰もが憧れる贅沢品となっている。 しかし、貴重なものであるダイヤモンドを購入する場合、人々は慎重になるのが普通であり、購入する前にあちこちで買い物をするものである。 しかし、購入するダイヤモンドの品質を判断する方法を本当にご存知ですか? ダイヤモンドのグレーディング ご存知のように、ダイヤモンドの国際的に認められた鑑定システムは、カラット(Carat)、クラリティ(Clarity)、カラー(Color)、カット(Cut)の「4C」に基づいています。消費者がダイヤモンドの4Cをよく理解している限り、損をしたり騙されたりする可能性は低くなります。 ダイヤモンドの4Cはどのように決まるのですか? 次のことを学べば、あなたもダイヤモンドのエキスパートになれる。 Caratカラットとはダイヤモンドの重さの単位 ダイヤモンドの重さを表す国際単位は「カラット」で、一般的には「ct」と略されます。 カラットはダイヤモンドの4Cの一つです。 ダイヤモンドのカラット重量は、4Cの中で最も簡単に測定できる特徴であり、ダイヤモンドの魅力に相当します。 重ければ重いほど、ダイヤモンドの価値は高くなります。 ジュエリーの場合、華やかな光学効果を得るためには、ダイヤモンドはある程度の大きさと重さが必要です。 小粒のダイヤモンドは、小さすぎて十分なブリリアンスを発揮できず、その集合体としての効果が得られないため、グループセッティングされることが多い。 一般的に、ダイヤモンドのブリリアンスを引き出すにはカラット数が30ポイント以上、ダイヤモンドのファイア効果を十分に引き出すにはカラット数が70ポイント以上のダイヤモンドが必要とされています。 したがって、カラットはダイヤモンドの美しい光学的効果の基本なのです。 カットや研磨の工程におけるダイヤモンドの通常の磨耗率は約50%~75%であり、ダイヤモンドの歩留まりは50%~25%に過ぎない。 ダイヤモンド資源の希少性、大粒ダイヤモンドの相対的な生産量の少なさ、生産工程での歩留まりの低さから、大粒ダイヤモンドの価値は必然的に高くなります。 1カラットは何グラムで、1カラットは何ポイントに相当するか? 1カラットは何グラムですか? 現在の標準は1カラット=200ミリグラム=0.2グラムで、1カラットは0.2グラムに相当します。 また、1カラット未満のダイヤモンドは、通常「pt」と略される「ポイント」で測定されます。1カラット=100ポイント、0.75カラットは75ポイントとも呼ばれます。 「カラットプレミアム」現象 ダイヤモンドのグレードが高ければ高いほど、重量が価格に与える影響は大きくなります。 これは、特に重要な重量のダイヤモンドに当てはまります。 カラー、クラリティ、カットなど、他の条件が同じであれば、ダイヤモンドの価値は重量が増すにつれて幾何学的に増加します。 ダイヤモンドの価格=カラットの2乗×カラットの基準価格。 整数ポイントの価格には「カラットプレミアム」があり、たとえ1ポイントの差であっても、99ポイントと1ctのダイヤモンドの価格には大きな差がある。 ダイヤモンドの重さの鑑定基準 ダイヤモンドの世界での慣例的な分類によると、0.05ct以下がラフダイヤモンド、0.05ct~0.22ctがスモールダイヤモンド、0.23ct~1ctがミディアムダイヤモンド、1ct以上がラージダイヤモンド、10.8ct~50ctがエクストララージダイヤモンド、50ct以上が登録ダイヤモンドとなる。 一般的に、世界で最も有名なダイヤモンドの歴史に名を連ねることができるのは、カラーが希少であるなどの例外がなければ、100ctを超える巨大なダイヤモンドに限られます。 0.2カラット未満のダイヤモンドは国家基準では鑑定されないが、0.2カラット以上1カラット未満のダイヤモンドは、ルース・ダイヤモンドまたはインレイダイヤモンドとして鑑定され、1カラット以上のダイヤモンドは、ルース・ダイヤモンドの鑑定基準の4Cに従って詳細に鑑定されなければならない。 COLOURカラーはダイヤモンドが本来持っている美しさ ダイヤモンドは光を色とりどりのスペクトルに分解し、この光を反射して、まるで色眼鏡を通したように、色とりどりの輝きを放ちます。 ダイヤモンドの色がフィルターの役割を果たし、反射光の波及を抑えます。 ダイヤモンドの色が明るいほど、フラッシュの色は強くなり、カラーグレードも高くなります。 ダイヤモンドの色は、無色の範囲と有色の範囲の2つに大別されます。 一般的な無色の範囲には、無色透明、無色に近いもの、ライトイエローが含まれ、有色の範囲には、ダークイエロー、ブルー、ピンク、ブラックが含まれます。 ダイヤモンドのカラースケールは、GIAのカラーグレーディングスケールに基づいており、「D」(無色透明、ダイヤモンドDiamondの頭文字から始まる)から「Z」(黄褐色)まであります。 ファンシーカラーダイヤモンドは非常に希少で高価なため、通常のカラーグレーディングシステムは適用されません。 カラーグレードD、E、Fは無色透明とも呼ばれ、極めて稀であるため、その区別は専門家が行わなければならない。 より一般的な色はG~Jで、無色に近い色とも呼ばれ、専門家にとっては区別しやすく、一般の人々にとっては、それぞれの色の解像度に応じて区別しやすい。 K以下の色はシャンパンとも呼ばれ、区別しやすく、価格も安い。 アメリカ宝石学会 (GIA) GIAはダイヤモンドの4Cグレーディング・システムの創始者であり、世界中の鑑定士が参考にしています。 CUTカットがダイヤモンドの輝きを決める ダイヤモンドのカット(丸み、深さ、幅、ファセットの均一性)は、ダイヤモンドの輝きを決定します。 多くの宝石鑑定家は、ダイヤモンドのカットがダイヤモンドの最も重要な特徴であると考えています。 ダイヤモンドが完璧なカラーとクラリティを持っていたとしても、カットが不十分であれば、ダイヤモンドの輝きを奪ってしまうからです。 EX理想的なカット:最高品質のダイヤモンドのわずか3%しか達成できない基準。 このカットは、ダイヤモンドに入る光のほとんどすべてを反射させます。 …
宝石 (Gem) モース硬度 (Hardness) 比重 (Specific Gravity) 屈折率 (Refractive Index) 反射率 (Reflectivity) 再屈折率または均質性 (Double Refraction) 色分散 (Dispersion) 合成ルチル (Synthetic Rutil) 6.5 4.25 2.76 19.75 0.287 0.330 合成モアッサナイト (Synthetic Moissanite) 9.25 3.22 2.67 20.67 Strained 0.104 ニオブ酸リチウム (Lithium Niobate) 5.5 4.64 2.55 14.87 0.090 0.130 ダイヤモンド (Diamond) 10 3.52 2.417 17.21 0.00 0.044 チタン酸ストロンチウム (Strontium Titanate) …
現在、世界で最も普及している高温高圧ダイヤモンド合成装置には、2面トップ(ベルト、主に欧米で普及している)、6面トップ(中国本土独自のもの)、スプリットスフィア(barsplitsphere、ロシア)または改良型スプリットスフィア(Gemesis)がある。 1954年のクリスマス直前、ゼネラル・エレクトリック社によって、7万気圧、摂氏1600度の高温で (High Pressure and High Temperature, HPHT) 、グラファイトをダイヤモンドに変える人工ダイヤモンドが初めて合成された。 しかし、このダイヤモンドは非常に小さく、わずか0.15mmしかない。 高温高圧合成法は、種晶触媒法としても知られている。 グラファイトは低圧安定相であり、ダイヤモンド(ダイヤモンドの鉱物学的名称)は高圧安定相である。 グラファイトからダイヤモンドへの直接変換には、通常10GPa以上、3000℃以上の高い圧力と温度条件が必要である。 金属触媒(Fe、Ni、Mn、Coおよびそれらの合金など)が存在すると、グラファイトからダイヤモンドへの変換に必要な温度と圧力が大幅に低減されるため、現在、高温高圧でのダイヤモンド合成に金属触媒が使用されている。 溶媒として使用される金属触媒は、炭素源(通常はグラファイト)とダイヤモンド種結晶の間に位置する。 炭素源は高温端に、種結晶は低温端にあり、炭素源の溶解度は高温端の方が低温端より大きいため、温度差による溶解度の差が炭素源の高温端から低温端への拡散の駆動力となり、炭素源は徐々に種結晶に析出し、ダイヤモンド結晶は徐々に成長する。 結晶成長の原動力が温度差であることから、この方法は温度差法とも呼ばれる。 HTHPの合成ダイヤモンドは、立方体、八面体、またはその両方の組み合わせであることが多く、色は黄色か黄褐色で、その中にカラーバンドと金属インクルージョンが一般的に見られます。未融合の金属インクルージョンは、針状、薄片状、小柱状、または不規則な外観で、金属光沢があり、合成ダイヤモンドに磁性を与えます。
1994年、GEのThomas R. Anthonyらは、気相堆積法(CVD)で成長させた多結晶ダイヤモンドの垂直アスペクト(100)を、より高い速度で成長させることができるとして、米国特許5,437,891を出願した(1995年発行)。 特に、反応ガス流(例えば98%水素+1%メタン)に少量(例えば1%)の空気(78%窒素、21%酸素、1%アルゴン)を添加すると、成長速度が向上する。 1996年、Anthonyらは、CVDで成長させた多結晶ダイヤモンド膜を高圧(3Kb以上)・高温(1300℃など)で処理し、欠陥を減らす方法を発明した(米国特許5,672,395、1997年発行)。 2004年、ロバート・H・フルショアは同様の米国特許6,811,610を出願したが、これは熱処理用の単結晶ダイヤモンド膜に関するものであった。 2004年、Suresh S. Vagaraliらは、高圧・高温によるカラーダイヤモンド単結晶の無色化に関する米国特許6,692,714を取得した。 台湾の中央研究院のアカデミシャン(米国と中国の科学アカデミーのメンバーでもある)、毛和光とラッセル・ヘムリーは、米国のカーネギー・インスティテュート・オブ・ワシントン(CIW)の地球物理学研究所の科学者であり、1998年、台湾の顔志學は、彼らの資金提供によるプロジェクトでCVDによるダイヤモンド単結晶の研究を行った。 気相堆積法では、天然ダイヤモンドまたは人工ダイヤモンドの単結晶を結晶種として用い、その上にエピタキシャル結晶を成長させる。 成長速度を速めるために、結晶の温度をかなり上げるだけでなく、メタンの含有量を適度に増やし、窒素と酸素をガスに加えることで、窒素を含むイエローダイヤモンドを1時間当たり15ミクロン(μm)以上の速度で成長させることができる。 2002年にHemleyらによって出願された米国特許6,858,078の実施例1によると、CVDは、圧力160torr、ガス組成3%N2:97%CH4:12%CH4:88%H2で、熱源としてマイクロ波プラズマを使用する。 ガス流量は1.8 sccm N2、60 sccm CH4、500 sccm H2。 成長中のダイヤモンド結晶の大きさは3.5×3.5×1.6mm3で、その裏面は(100)である。 ダイヤモンドが成長する温度は1220℃±10℃である。 成長12時間後のサイズは4.2×4.2×2.3mm3で、計算上の成長速度は毎時58μmである。 顏志學は2005年に10カラットのダイヤモンドを成長させ、CVD合成ダイヤモンドの金字塔を打ち立てた。 このダイヤモンドを育てるのにかかった費用はわずか5,000米ドルと言われており、同じ重さの天然ダイヤモンドの5%の価値しかない。 CVDで成長させたダイヤモンドは、内部は緻密ではないが、CIW CVDで成長させたダイヤモンドの硬度は、高圧(6GPa)と高温(ほぼ2000℃)で10分間処理すると著しく上昇し、硬化したダイヤモンドの硬度は、天然ダイヤモンドの硬度を上回ることさえある。 しかし、CVDダイヤモンド膜の特性(透明性など)を向上させるための高圧熱処理の使用に関する米国特許(米国特許6,811,610、2002年出願、2004年発行)は、ロバート・H・フルショウール氏が所有している。 フルショアは1970年代にGEスペシャリティ・マテリアルズ部門(旧GEスーパーアブラシブ)のマネージャーを務めた。 その後、彼はGTEのヴァレナイト社でヴァルディアマントを設立し、PCDの顧客獲得でGEに対抗したが、後にGEはプレス機を買い取り、フルショアは高圧技術を販売するためにフェニックス・クリスタルを設立した。 GEスーパーアブラシブは2003年にリトルジョンに売却された。 そのころには、GEの ” 守旧派 ” は散り散りになっており、技術移転の中断を避けるために、ダイヤモンド・イノベーションズは、かつての ” 反乱分子 ” であったフルショーをコンサルタントとして雇った。 さらに、GEスーパーアブレーシブは、韓国のイルジン・ダイヤモンドと中国のアジアン・ダイヤモンドに対する宋建民の技術サポートの人気上昇にも大きく貢献している。 2004年以来、ダイヤモンド・イノベーションズは、高圧合成プロセスの改良のため、宋健民からも技術支援を受けている。 顏志學は、日本のセキ社製のASTeX AX5250でダイヤモンドを育てている。 マシンのパワーは5Kw、マイクロ波の周波数は2.45GHzである。 イエローダイヤモンドは、1時間あたり15ミクロンまたは1/3カラットの割合で産出される。 無色透明なダイヤモンドを成長させる場合、速度は5ミクロン以下に低下する。 しかし、成長の過程で、(111)ファセットの小さなピラミッドが(100)側に積み重なり、成長速度を低下させるため、しばしば成長を中断し、ダイヤモンドを取り出して研磨し、再び戻して厚みを増す。 5Kwで最大100cm2の万能生育エリア。 単結晶ダイヤモンドの温度は約1200℃であるため、100kWh(100KwH)あたり最大3ccの効率で成長させることができる。これは、より低い温度(900℃)で多結晶ダイヤモンド膜を成長させる従来のCVDよりも10倍高い。 それに比べ、気相堆積するダイヤモンドの直接コストは、1時間あたり約10ドル、1カラットあたり約100ドルである。 気相堆積法(CVD)は、グラファイト安定化ゾーンでメソ安定ダイヤモンドを成長させるものであるため、ダイヤモンド結合(sp3)を保護する水素分子を解離させるために大量のエネルギーを必要とする。 それでも、気体分子は液体の1000倍近くも薄いため、ダイヤモンドの成長速度を上げるのは難しい。 CVDは二次元成長技術であるという事実と相まって、宝石品質のダイヤモンドの大量生産に価値があるためには広い領域に堆積する必要があり、気相堆積法を引き続き使用する必要があります。 CVDダイヤモンドエピタキシーは、将来の半導体薄膜作製に有効な方法である。 …
天然ダイヤモンドは130キロメートル以上の深さから産出される。ユニークな立方晶の結晶構造を持つ。ダイヤモンドの各炭素原子は、他の4つの炭素原子と強固に結合しており、世界で最も硬い天然物質として知られている。 ダイヤモンドはどのように形成されるのでしょうか? 知ってみましょう
化学気相堆積法でダイヤモンドを作るには? 化学気相堆積法(CVD)は、純粋で効率的な固体材料を製造する。 コア」となる小さなダイヤモンドを真空中に置いて不純物を取り除き、摂氏3000度の高温ガス(メタンと水素)を注入すると、メタンが割れて電荷を帯びたイオンが形成され、メタンの割れ目から炭素原子が放出される。炭素イオンはダイヤモンドの表面に堆積し、配置された構造を複製し、毎時0.006cmの速度で成長し続け、数日で1カラットのダイヤモンドを得ることができる。 CVDプロセスはダイヤモンドの発見にも利用でき、ダイヤモンドの収量と用途を効果的に増やすことができる。 プロセスガス CVDダイヤモンド膜に使用されるプロセスガスのほとんどは、メタン、水素、アルゴンを特定の割合で混合したものである。 最も一般的に使用されるガスは、1%のメタンと99%の水素の混合ガスであり、アルゴンは希釈ガスとして一般的に使用される。 一般的な基板 気体堆積法の一般的な基板として、シリコン、金属、金属化合物などがある。前駆体蒸気が基板と接触すると、基板に付着した合成したい物質を生成するために、堆積、分解、その他の反応など、さまざまな変化が起こる可能性がある。 化学気相堆積法(CVD)の利点 初期設備コストの低減 より高いカラット数のダイヤモンドの育成 より高いクラリティを持つ育成されたダイヤモンド 育成されたダイヤモンドには金属インクルージョンがない。 CVDの最大の利点は、様々な基板上に成膜できることであり、成長条件も高温高圧法ほど厳しくないため、ダイヤモンドの完成品への応用に適している。 さらに、さまざまなダイヤモンドをさまざまなパラメータで成長させることができ、ミクロンダイヤモンド、ナノダイヤモンド、ウルトラナノダイヤモンドなど、大きさの違いによって分類することができます。