ダイヤモンドに代わってQカーボンが最も硬度が高い物質に？！

ダイヤモンドは炭素の集まりでできている。ダイヤモンドといえばその強度・硬度で知られており、過去に実験された中で最も硬度が高い物質がダイヤモンドである。

錬金術師が世界一硬度の高い物質を作り上げようと粉骨砕身しては失敗してきたが、なんとここにきて、大学の研究者らが炭素を変換させる技術からダイヤモンドよりも頑強な物質を作り上げることに成功したというから、錬金術師たちの落胆ぶりは想像に難くない。

医療・工業分野で有用

ノースカロライナ州立大学の研究者らは、Qカーボンとよばれる新しい物質をレーザーを使って作り出した。このQカーボンには、強磁性、蛍光性、そして通電性といった多くの性質が見られるため、科学者や製造・工業関係者らにとっては朗報となった。

気になるその硬度だが、ダイヤモンドよりもなんと60％も高いというのだから驚きだ。これは、Qカーボンの構造において、ダイヤモンドよりも原子の結合力が強いためだという。

高速レーザーでエネルギー爆発を発生させ、非晶質炭素膜を超高温で熱すると炭素が溶けだす。その炭素が今度は急速に冷却され、結晶格子ができあがる。エネルギーの大きさと冷却時間によって、炭素は微小ダイヤモンドかQカーボンのいずれかに姿を変える。

この冷却過程は「quenching（急冷）」と呼ばれ、これがQカーボン（quenching carbon）の名前の由来となっている。

長時間にわたるプロセスかと思いきや、なんと1カラットのダイヤモンドを15分ほどで作り出すことができるほどスピーディーなのだとか。

新しい炭素固体の誕生

これまで、炭素固体はダイヤモンドと黒鉛（グラファイト）のみとされていた。が、Qカーボンの登場で3つの炭素固体が存在することになる。

ダイヤモンドの加工には高圧力が必要とされ高価でもある。だが、Qカーボンの加工はシンプルかつ安価に行うことができ、室内の圧力と気温で作れるというから驚きだ。

研究者らは、同じレーザー技法でダイヤモンドを使って異なる形の物体を作りあげた。ダイヤモンドで作られた針やフィルムなどは、医療関連施設や製造会社で利用できる素材として注目を浴びるだろう。

大発見や新技術は得てして工業利用までには時間を要するものとされているが、Qカーボンは加工のシンプルさや比較的安価であるということからも、前途洋々なのではないだろうか。