サファイアの産業の用途とは

産業での用途として、人造のサファイアは、高い硬度から腕時計の風防や軸受け、レコード針などに用いられる。



また、絶縁性がよく、熱伝導率もよいため、半導体の基板として利用されることもある。



また、宝飾品市場に供給されているルビー・サファイア等は、その殆どが人為的な加熱処理によって鮮やかな色彩や内部的に汚れの少ない状態に変化させられたものである。



非加熱なのか加熱処理されているかの判定は、宝石鑑別機関が種々の装置を駆使し、殆どの場合判別可能である。



判定方法としては、拡大検査による内部特徴の観察の他、宝石鉱物表面の粒子の質量を分析することによって生成環境を知る方法や、



物質に単色光を照射した時、その散乱光の内に物質ごとの特有な波長の光が含まれる現象を利用して物質の同定や分子構造を解析する方法等々がある。

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サファイアの色や特殊効果など

ルビーの濃赤色や、サファイアのメインカラーである濃紺～青紫色以外のものは、ファンシーカラーサファイアと呼ばれる。



ファンシーカラーサファイアのなかでも、ピンクがかったオレンジ色をしたものを特に｢パパラチア（蓮の花のつぼみの色の意）」と呼ぶ。



なかには、光を当てて眺めたときに六条の光を生ずるものがある。



これはスターサファイアと呼ばれ、珍重される。



これはサファイアの中に針状の二酸化チタンであるが、単一光源の下で6放射の星型の輝きを生じるためである。



スターサファイアの価値はカラットだけでなく、地色の美しさや星型の輝きの強さなどにも依る。



また、アレキサンドライトのように光源によって色が変わるものもあり、カラーチェンジサファイアと呼ばれ、こちらも希少価値がある。

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サファイアの概要

サファイアは酸化アルミニウムの結晶からなる鉱物で鋼玉（こうぎょく）とも呼ばれる赤鉄鉱グループに属する。宝石としての価値があり、かつ色が赤でないものをいう。



不純物の違いで濃赤色を呈するものはルビーとなるが「青玉（蒼玉）」という和名があるように、一般に濃紺あるいは青紫色をしたもの（不純物：鉄、チタン）と考えられているが、



濃赤色以外のあらゆる色、例えば黄色や茶色、薄紅色などのものもサファイアである。



また、かつて青色のサファイアは、油絵に使われる青の顔料だった。



ミッドナイトブルーサファイアと称されて流通しているサファイアがあるが、これは、インクブルーサファイアの色合いを呼び変えたものである。

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ルビーの古代と近代

ルビーの歴史は古代に遡る。



ギリシアでは「アンスラックス」と呼ばれていたまた、インドでも古くからルビーがあったようだ。



ルビーという名前が使用されだしたのは中世からである。



しかし、ダイヤモンドやエメラルド・サファイアなどに比べて記述が少ない。



アラビアやペルシアでは、ルビーに病気を治す力があると信じられていた。



インドでもルビー粉が秘薬として用いられたことがある。



そして、近代ではヨーロッパ史上最大のルビーとされるのは、スウェーデンの王がロシアの女帝に贈ったルビーで、小型の鶏卵程度の大きさで、完全に透明なものだと言う。



ルビーとサファイアが同じ成分であることが分かったのは、1783年フランス人の発見によるものである。



1902年、商業用の宝石としては初めて人工合成法が開発・発表されたのもフランスである。

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ルビーの性質と特徴

赤鉄鉱グループの中で赤色を示すものをルビーと呼び、透明なものから不透明なものまで存在する。



当然、透明感が高く、不純物やキズなどの少ない物が高価である。



赤鉄鉱は不純物の違いで色が変わる。



不純物としてクロムが1%混入すると濃い赤色のルビーになる。



鉄・チタンが混入すると青色のサファイアとなり、また、クロムが0.1%しか混ざっていない薄い赤色のものを



「ピンクサファイア」と呼ぶ。



クロムが5%を超えると、エメリーという灰色の工業用研磨剤になり、価値は大幅に落ちる。



ルビーは赤色成分を一切含まない緑色光源下においても赤く光ることができる。



これは、紫および黄緑色光を吸収し、そのエネルギーを赤色発光として再度放出する性質による事からである。

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人工ダイヤモンドの歴史

人工的にダイヤモンドを合成する試みは長い歴史がある。



１９５５年にアメリカのＧＥ社が高温高圧による気相合成法で粒状のダイヤモンド合成に成功したことを世界に初めて発表し大きな話題になった。



その後、高温高圧合成とは全く異なる低圧条件で薄膜ダイヤモンド合成の研究が行われるようになり、



さらに、実験は１９７０年代に入りよりダイヤモンドに近い性質を持つ炭素薄膜ができたという報告がなされるようになってきた。



ただ問題は、薄膜のダイヤモンド合成に必要な本質的要素は何か、



また、高圧合成の理論から全くはずれた条件で、なぜなぜダイヤモンドの成長が可能になるかと言う点に関し、時間を含めた理論的取り扱いは見あたらなかった。

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ダイヤモンドの概要

ダイヤモンドはその性質として、あらゆる物質中で最高の硬さを有し、熱的には絶縁物でありながら最高の熱伝導率を持ち、光学的には屈折率、音響的には音速がそれぞれ最高値を示すという極めて優れた性質を持つ物質である。



ダイヤモンドの合成は、炭素を高温に加熱し、同時に数万気圧という超高圧で加圧し、時間をかけて行われている。



この条件は人工ダイヤも天然ダイヤも同じである。



また、微粉末ダイヤモンドの合成は、火薬を爆破し、その中で炭素に一瞬ダイヤモンドの高圧合成条件を与えることで行なわれている。



高温高圧によるダイヤモンドの気相合成は理論的にも解明されており、合成されたものは数ｍｍ以下の粒状で、薄膜状のダイヤモンドは全く存在してない。



薄膜状ダイヤモンド合成の発想は一瞬でも合成条件が満たされればダイヤモンドの合成が可能である。

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ダイヤの工業用途

高温高圧合成などによって合成された工業用ダイヤモンドはもはや高価な材料ではない。



工業用ダイヤモンドにも多種あるが、金の10分の1程度の価格で取引されているものが多い。



ダイヤモンドを工業用途として使用する最大の特徴はその硬さである。



工業用ダイヤモンドや宝飾用途に適さない色の天然の結晶を用いることで、ガラスなどの高硬度材料・難削材料の研削・研磨などオールラウンドな加工が可能である。



工業用ダイヤモンドには用途により、数ナノメートルから数ミリメートルまでの粒径、形状、破砕性、表面状態などによる多くの品種がある。



しかしながら、ダイヤモンドは高温下で化学反応を起こす、などの性質のために、鋼など耐熱合金の切削には適さない。



ダイヤモンドが使用できない分野では、代わりに立方晶窒化ホウ素を用いる。

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人工ダイヤモンドとは

ダイヤモンドを人工的に作ることは古くから試みられてきたが、実際に成功したのは20世紀後半になってからのことである。



米国のダイヤモンド・イノベーションズ社が高温高圧合成により人類初のダイヤモンド合成に成功したことを発表した。



現在では、ダイヤモンドを人工的に作成する方法は複数が存在する。



人工ダイヤモンドは鉄、ニッケル、マンガン、コバルトなどの金属や窒素などの不純物の混入などで黄、緑、黒やこれらの混合した色等の結晶として生成されるのが一般的で、



宝飾用途には利用されず、主に工業用として研磨や切削加工に利用されている。



しかしながら、宝飾品レベルのダイヤモンドは人工的に合成可能で、技術的な面では何も問題は無い。



特に、カラーダイヤモンドは現在様々な方法で作製可能であるが、その鑑定書を作成する公的機関では、決められた手順に沿って評価され、その過程で天然・人工の区別も行われている。

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模造ダイヤモンドの見分け方

宝飾用のダイヤモンドの代用品（イミテーション）としては、ジルコニア（二酸化ジルコニウムの結晶）やガラスが用いられる。



ダイヤモンドと模造ダイヤモンドの見分け方として、フェルトペンで結晶の上に線を書くというものがある。



ダイヤモンドは親油性の物体であり、油脂を弾かない。



一方、ジルコニアなどの模造ダイヤモンドは油を弾く性質を持っている。したがって、油性フェルトペンの筆跡が残らなければ偽物だと見分けることができる。



その他の方法としてはラインテストがある。



黒い線の上にダイヤモンドをテーブル面を下にして乗せると、下の黒い線は見えないが、キュービックジルコニアでは下の黒い線が透けて見える。



また、本物のダイヤより硬度に劣るため磨耗しやすい。



宝石商などがルーペでダイヤを見て真贋を判定するシーンがドラマ等でよく見られるが、あれはカットされた角の磨耗を見ており、本物のダイヤは当然磨耗で角が丸まることがない。

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