第二話 爆轟法ナノダイヤモンド
どうも、お久しぶりです。サイエンス中野(炭素)です。前回の記事からおよそ3か月経ちました。不定期と言いつつ、1か月に1回くらいは更新しようと思っていたのですが、気がついたら3か月経ってました。不思議ですね。
いや、本当はノーベル賞のタイミングでリチウムイオン電池の話をしようと思ってたけどいろいろあって書く余裕がなくてそのまま流れて……
さて、今夜はクリスマスイブとやらだそうです。ちなみに、二年前のクリスマスはこんな記事を書いたみたいです。
https://ameblo.jp/elementcreators/entry-12338975134.html
ただ、今日は甘い話に気分が乗らないので、今回は腹いせに爆薬の話をしようと思います。
爆発物といえば我らがめぐみんを思い浮かべる方もいらっしゃるかもしれませんね。今回は彼の記事から物質を引用したいと思います。
https://ameblo.jp/elementcreators/entry-12315475084.html
そう、TNT(2,4,6-トリニトロトルエン)です。この物質は皆さんご存知かと思われますが、このTNTからダイヤモンドを作れるのはご存知ですか。
正確にはナノダイヤモンド(ダイヤモンドナノ粒子)といって、目には見えない小ささのダイヤモンドですが、TNTを爆発させることによって得ることができます。
そもそも爆発にも種類があって、その中でも化学反応によって引き起こされ、火炎面が超音速で移動するものを「爆轟」と言います。そして、この火炎面で不連続的な圧力増加が引き起こされ、高温高圧帯が発生し、超音速で移動します。これを、衝撃波と言います。
そして、1961年にグラファイトに衝撃波をあてると、ダイヤモンドに相転移することが発見されます。
その後、1963年に当時ソ連のDanilenkoらはTNTとヘキソーゲンの混合物をグラファイト共存下に不活性溶体中で爆轟させ、ススからダイヤモンドを取り出す実験をしていました。しかし、どうやら最初に用意したグラファイトより得られるダイヤモンドの方が多いのです。黒鉛を減らしても、過剰のダイヤモンドが得られました。徐々に黒鉛を減らしていき、ついには黒鉛を入れなくてもダイヤモンドを得られることを発見しました。
TNTとヘキソーゲンは分子内に酸素が少なく、不完全燃焼により分子中の炭素原子が衝撃波の影響を受け、ダイヤモンドが生成されたと考えられています。このメカニズムは前述したグラファイトの相転移とは異なり、原子が組みあがってダイヤモンド構造が作られているようです。
