昨年、ポピュラーサイエンス誌のアシスタント編集者サラ・フェクトさんにプロポーズしました。そして幸運なことに、彼女は「イエス」と答えてくれました！婚約指輪を買った経験を通して、この10年間でジュエリーがいかにハイテク化してきたかを実感しました。
彼女の指輪のダイヤモンドはラボで合成された宝石で、天然のダイヤモンドとほぼ同じです。「熟練した宝石職人でさえ、肉眼やルーペでは見分けがつきません」と、サラの指輪を購入したニューヨークの会社、アメリカン・グロウン・ダイヤモンドの宝石職人アリエル・バルークは言います。
合成ダイヤモンドを製造する企業は、それを倫理的で紛争フリー、そして多くの場合、昔ながらの方法で生産されるダイヤモンド（地球のマントルに圧力と温度を時間をかけて与え、その鉱石を採掘する）よりも安価な代替品として売り込んでいます。しかし、一部の宝石専門家は、倫理的なダイヤモンド採掘は地域経済を活性化させる可能性があり、合成ダイヤモンドはそれほど安価ではないと主張し、これらの点に反論しています。いずれにせよ、合成ダイヤモンドの生産は、ここ60年ほどでようやく可能になった、科学的な偉業です。
最初の商業用人工ダイヤモンドは、1954年にゼネラル・エレクトリック社によって高圧高温（HPHT）法を用いて製造されました。これは、天然ダイヤモンドが地中深くで生成されるのと同じです。しかし、HPHT法で生成されたダイヤモンドは、通常、色ムラや欠陥があるため、工業用途に限定されています。
代わりに、現在市販されている宝石品質の合成ダイヤモンドは、一般的に化学気相成長法（CVD）と呼ばれるプロセスを用いて製造されています。この方法は天然ダイヤモンドの形成とは大きく異なり、真空チャンバー内で水素とメタンなどの炭化水素ガスを加熱混合し、非常に低い圧力でダイヤモンドを成長させます。
米国宝石学研究所の研究開発ディレクターであるウーイー・ワン氏によると、CVD法を用いて最初に製造されたダイヤモンドは非常に小さかったという。しかし1980年代までに、科学者たちはCVD法を用いてダイヤモンド薄膜を製造する方法を発見し、1990年代にはついにCVD法を用いて宝石サイズと宝石品質のダイヤモンドを製造する方法が発見された。
CVD法によるこの進歩の鍵の一つは、「ダイヤモンド結晶を、その上にダイヤモンドを成長させるためのシードとして用いること」だとワン氏は言う。「これまで、CVD法ではダイヤモンドの結晶化のシードとしてシリコンが用いられていました。シリコンは炭素よりも原子が大きいため、この不一致がダイヤモンドの形成に問題を引き起こす可能性がありました。」
この画期的な進歩のもう一つの要因は、宝石品質のダイヤモンドの成長に最適なガス混合物と温度の発見だったとワン氏は付け加えた。
CVDプロセスでは、現在、非常に良好な透明度で最大約4カラットのダイヤモンドを合成できるとワン氏は語る。CVDダイヤモンドの市場も急速に成長している。ワン氏によると、現在宝石品質の合成ダイヤモンドの世界的大手サプライヤーであるジェメシス社は、2014年に35万カラット、2015年には40万カラットの生産を目指しているという。「ダイヤモンドを1時間あたり約30ミクロンの速度で合成すると、1カラットのダイヤモンドを合成するのに100時間かかりますが、1回の処理で50個か100個のダイヤモンドを合成できるかもしれません」とワン氏は言う。
しかし、CVDダイヤモンドはすぐに過去のものになるかもしれない。過去5年ほどのHPHT（高圧高温法）の新たな開発により、CVD法で製造されたものよりも安価で高品質なダイヤモンドが誕生したとワン氏は言う。「この方法でこれまでに生産された最大の結晶は、原石が30カラット以上で、研磨すると10.02カラットになり、現在世界最大の合成ダイヤモンドです」とワン氏は言う。「60カラットの原石のダイヤモンドの噂や、100カラットの原石を狙うグループがいるという噂を聞きました。これはダイヤモンド市場を変えるでしょう。」
婚約指輪のダイヤモンドはハイテクなだけでなく、セッティングにもハイテクが使われています。サラの指輪は、最近の多くのジュエリーと同様に、最初はコンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアを使った3Dモデルとして作られました。
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3Dモデリングプログラムを使えば、宝石職人は指輪や宝石のサイズ、色、形を簡単に調整し、どのように見えるかを確認できます。このソフトウェアは宝石の屈折率をモデル化し、宝石内部で光がどのように反射するかを計算することもできます。「ブルーダイヤモンドとブルーサファイアの違いを比較することもできます」と、米国宝石学研究所のグローバルジュエリー製造技術担当シニアマネージャー、マイク・マギー氏は述べています。
ジュエリー業界では、「CADは90年代半ばにアーリーアダプターによって導入されましたが、業界で本格的に普及したのは2000年代半ばになってからでした」とマギー氏は言います。「今ではジュエリー専用の非常に洗練されたCADソフトウェアが存在し、ジュエリー業界の大手企業はすべて、多かれ少なかれCADを採用しています。」
3Dコンピュータモデリングを導入しているのは大手ジュエリーメーカーだけではありません。個人商店も同様だとマギー氏は言います。「3Dモデリングのおかげで、オンデマンドでカスタムメイドのデザインができるようになりました」とマギー氏は言います。「自分のためだけに作られたジュエリーという感覚は、まるでロックスターになったような気分です。」
「CADが登場する前は、デザインはすべてワックスで手作業で作成する必要があり、デザインを損なうことなく大きな変更を加えることはほぼ不可能でした」とバルーク氏は言います。「CADの使い方を一度覚えてしまえば、あとはとても簡単です。お客様と向き合う際に、CADは素晴らしいツールです。お客様の目の前で特別な瞬間を演出できるからです。」
ジュエリー業界では3Dモデリングが普及しているだけでなく、3Dプリントもますます一般的になりつつあります。私は、宝石職人が最終的な金属バージョンを作る前に、サラの指輪の3Dプリントされた樹脂製コピーを手に取ってみました。
「3Dプリントはプロトタイプ承認、つまり顧客が事前に確認するための手段として利用されていますが、直接製造に利用されることも増えています」とマギー氏は語る。ジュエリーメーカーは、指輪を作る際に溶けた金属を流し込む鋳型を3Dプリントするケースが増えている。
最終的にはレーザーで金属粉末を焼結し、多くの指輪を製造できるようになるでしょう。「金属レーザー直接焼結法はまだ業界では広く普及していません。数社しか行っていないのです」とマギー氏は言います。「機械本体だけでなく、必要な金粉のコストもかなり高額です。」
それでも、ダイヤモンドのカット、研磨、グレーディング、セッティングからデザインに至るまで、指輪作りの多くの工程において、人は依然として重要な役割を果たしています。サラの指輪を製作した宝石職人たちは、彼女が愛するクラシックな雰囲気を醸し出すために、手作業で彫刻を施しました。「人の手によるタッチは非常に重要です」とバルーク氏は言います。
メイン写真：スタン・ホラチェク/Stay True Photography
