(57)【要約】【課題】１つのダイヤモンドにおいて、複数の色彩を有し、見る角度によって異なる色調を楽しめる多色ダイヤモンドを提供する。【解決手段】ＨＰＨＴ法によりダイヤモンド基盤を形成するダイヤモンド基盤形成工程と、ＣＶＤ法によりダイヤモンド基盤上にダイヤモンド結晶を成長させる第１ダイヤモンド結晶成長工程と、成長させたダイヤモンド結晶の次に成長させたい表面を研磨するダイヤモンド結晶研磨工程と、研磨された表面上に、ＣＶＤ法により次のダイヤモンド結晶を成長させる第２ダイヤモンド結晶成長工程とを備え、ダイヤモンド結晶研磨工程及び第２ダイヤモンド結晶成長工程を、所望の回数繰り返す。ＣＶＤ法における水素及びメタンの混合ガスに、周期表における第１周期から第３周期までの元素、カルシウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、及び、イリジウムのうちの少なくとも１種類の元素を含有させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色彩を有することを特徴とする多色ダイヤモンド。
【請求項２】
高温高圧法によりダイヤモンド基盤を形成するダイヤモンド基盤形成工程と、
化学気相蒸着法により前記ダイヤモンド基盤上にダイヤモンド結晶を成長させる第１ダイヤモンド結晶成長工程と、
前記工程において成長させた前記ダイヤモンド結晶の次に成長させたい表面を研磨するダイヤモンド結晶研磨工程と、
前記工程において研磨された前記表面上に、化学気相蒸着法により次のダイヤモンド結晶を成長させる第２ダイヤモンド結晶成長工程とを備え、
前記ダイヤモンド結晶研磨工程及び前記第２ダイヤモンド結晶成長工程は、所望の回数繰り返され、
前記化学気相蒸着法における水素及びメタンの混合ガスは、周期表における第１周期から第３周期までの元素、カルシウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、及び、イリジウムからなる一群から選択された少なくとも１種類の元素からなるドーパントが含有されていることを特徴とする多色ダイヤモンドの製造方法。
【請求項３】
前記ダイヤモンド結晶研磨工程において研磨された前記ダイヤモンド結晶の表面は、原子平坦レベルまで研磨されていることを特徴とする請求項２に記載の多色ダイヤモンドの製造方法。
【請求項４】
電源と、照明手段とを台座部に内蔵し、
前記電源は、前記照明手段に電力を供給し、
前記照明手段は、宝石の裏面側から光を照射して、宝石を所望の色にライトアップさせることを特徴とする宝石用支持体。
【請求項５】
前記宝石用支持体は、指輪、ペンダントトップ、ブローチ又はイヤリングであることを特徴とする請求項４に記載の宝石用支持体。
【請求項６】
前記化学気相蒸着法における水素及びメタンの混合ガスは、さらに特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部から生成されたドーパントが含有されていることを特徴とする請求項２に記載の多色ダイヤモンドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の色彩を有する宝飾用の合成ダイヤモンド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、カラット、カラー、クラリティ、カットの４つの評価基準を有している。このうちカラーは、Ｄ（クリア）からＺ（薄い黄色）までランクがある。このカラーは、不純物（内包物）の存在を意味するため、無色に近いものほど希少性があり、高い価値を有するとされている。
【０００３】
ところが、ダイヤモンドのカラーには、例外があり、希少性の高い彩度の高いピンク、ブルー、パープル、グリーン等の特定にカラーについても、高い価値を有すると高評価されている。
【０００４】
一方、ダイヤモンドは、高温高圧法（ＨＰＨＴ法）や化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）を用いて合成することが可能となっている（例えば特許文献１及び２参照）。このように合成されたダイヤモンドは、化学的、物理的、光学的にも天然のダイヤモンドと同一又はそれ以上の性質を有している。高温高圧法は、ベルト式、キューブ式、マルチキュービック式の３タイプの方式のいずれかにより、５５０００気圧以上、１４００℃以上の高温高圧環境下で炭素原料からダイヤモンドを合成する方法である。また、化学気相蒸着法は、８００〜１３００℃の比較的高い温度が必要であるが、高い圧力を必要とせず、チャンバー内において、水素とメタンの混合ガスにマイクロ波を照射することにより、基盤上に少しずつダイヤモンドを層状に成長させる方法である。
【０００５】
この化学気相蒸着法は、比較的大きめのダイヤモンド（０．２０ｃｔ以上）の成長に適した方法であり、多くの基盤上で広範囲にダイヤモンドを成長させることができ、また、科学的な不純物の種類と量を細かく制御できるので特性を自由に変化させたダイヤモンドを成長させることができるという利点を有している。
【０００６】
このような合成ダイヤモンドにおいては、炭素源物質又は触媒兼溶媒物質中にドーパントを含有させることにより、所定の色を有するダイヤモンドを合成することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５２−８８２８９号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８２２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、単色の有色ダイヤモンドを作製することは可能であるが、複数の色を有するダイヤモンドとなると作製することはできなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、１つのダイヤモンドにおいて、複数の色彩を有し、見る角度によって異なる色調を楽しめる多色ダイヤモンドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために、ダイヤモンド結晶成長の際に含有させるドーパント、及び、結晶成長工程の条件について鋭意研究を行った結果、ダイヤモンドの結晶成長をそれぞれ異なる条件下において複数繰り返すことにより、１つのダイヤモンドにおいて、複数の色彩を有し、見る角度によって異なる色調を示すことができることを見出し、本発明の多色ダイヤモンドを発明するに至った。
【００１１】
したがって、本発明の多色ダイヤモンドは、複数の色彩を有することを特徴としている。また、本発明の多色ダイヤモンドの製造方法は、高温高圧法によりダイヤモンド基盤を形成するダイヤモンド基盤形成工程と、化学気相蒸着法により前記ダイヤモンド基盤上にダイヤモンド結晶を成長させる第１ダイヤモンド結晶成長工程と、前記工程において成長させた前記ダイヤモンド結晶の次に成長させたい表面を研磨するダイヤモンド結晶研磨工程と、前記工程において研磨された前記表面上に、化学気相蒸着法により次のダイヤモンド結晶を成長させる第２ダイヤモンド結晶成長工程とを備え、前記ダイヤモンド結晶研磨工程及び前記第２ダイヤモンド結晶成長工程は、所望の回数繰り返され、前記化学気相蒸着法における水素及びメタンの混合ガスは、周期表における第１周期から第３周期までの元素、カルシウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、及び、イリジウムからなる一群から選択された少なくとも１種類の元素からなるドーパントが含有されていることを特徴としている。本発明の多色ダイヤモンドの製造方法においては、前記ダイヤモンド結晶研磨工程において研磨された前記ダイヤモンド結晶の表面が、原子平坦レベルまで研磨されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の宝石用支持体は、電源と、照明手段とを台座部に内蔵し、前記電源は、前記照明手段に電力を供給し、前記照明手段は、宝石の裏面側から光を照射して、宝石を所望の色にライトアップさせることを特徴としている。また、本発明の宝石用支持体は、指輪、ペンダントトップ、ブローチ又はイヤリングであることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の多色ダイヤモンドの製造方法においては、前記化学気相蒸着法における水素及びメタンの混合ガスは、さらに特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部から生成されたドーパントが含有されていることが好ましい。このような態様によれば、ダイヤモンド結晶の成長工程において、特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部を原材料として取り込ませることにより、多色ダイヤモンドの希少性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１つのダイヤモンドにおいて、複数の色彩を有し、見る角度によって異なる色調を楽しめる多色ダイヤモンドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る多色ダイヤモンドの製造工程を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る宝石用支持体を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る多色ダイヤモンドの製造工程を示す模式図である。
【００１７】
本発明の多色ダイヤモンドの製造工程としては、まず、高温高圧法（ＨＰＨＴ法）を用いて、ダイヤモンド種晶をシート状に成長させ、ダイヤモンド基盤１を形成する（図１（ａ））。高温高圧法は、反応容器内に、ダイヤモンド種晶を載置し、ここに原料の炭素源物質と触媒兼溶媒物質を充填し、反応容器内を５５０００気圧以上かつ１４００℃以上の高温高圧環境下にすることにより、温度が僅かに低いダイヤモンド種晶の周囲にダイヤモンドを析出させ、ダイヤモンド結晶を成長させる方法である。
【００１８】
次いで、このダイヤモンド基盤１の一表面、すなわち次にダイヤモンド結晶を成長させる表面を原子平坦レベルにまで研磨する。その後、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）を用いて、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、ダイヤモンド基盤１の研磨面にダイヤモンド結晶を析出させて積層させ、図面の上方に向かってダイヤモンド結晶を成長させる。化学気相蒸着法は、反応容器内に、ダイヤモンド基盤１を載置し、ここに水素及び炭素源物質の混合ガスと触媒物質を充填し、８００〜１３００℃に加熱した状態で、マイクロ波を照射することにより、ガスプラズマを生成させる方法である。このガスプラズマとの接触により励起された炭素が、ダイヤモンド基盤１の研磨面上に少しずつ降り積り、図１（ａ）〜（ｂ）に示されたように、ダイヤモンドを層状に析出させて第１ダイヤモンド結晶２を成長させる。
【００１９】
上記の高温高圧法によるダイヤモンド基盤１の形成及び化学気相蒸着法による第１以降のダイヤモンド結晶２〜４の成長において、炭素源物質又は触媒兼溶媒物質中にドーパントを含有させることにより、所望の色を有したダイヤモンド結晶を成長させることができる。さらに、ダイヤモンド結晶の成長工程毎にドーパントの種類及び濃度を変えることで、複数の異なる色を有する多色ダイヤモンドを合成することが可能となる。ここで、ドーパントとは、成長するダイヤモンド結晶中にその原子が存在すると、ダイヤモンドの結晶格子内に侵入し、形成されたダイヤモンド結晶の物理的、機械的及び電気的性質に影響を及ぼすような不純物をいう。
【００２０】
上記のドーパントとしては、周期表における第１周期から第３周期までの元素、カルシウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、及び、イリジウムからなる一群から選択された少なくとも１種類の元素が挙げられ。これらの中でも、有色ダイヤモンドの合成の観点から、水素、ホウ素、窒素、酸素であることが好ましい。
【００２１】
次に、ダイヤモンド基盤１上に第１ダイヤモンド結晶２を成長させた合成ダイヤモンドにおいて、次にダイヤモンド結晶を成長させる表面を原子平坦レベルにまで研磨する。この研磨面が上方を向くように、図１（ｂ）では９０度回転させた後、上述の第１ダイヤモンド結晶２の成長と同様にして、化学気相蒸着法を用いて、図１（ｃ）〜（ｄ）に示すように、第２ダイヤモンド結晶３を成長させる。
【００２２】
そして、この第２ダイヤモンド結晶３を成長させた合成ダイヤモンドにおいて、次にダイヤモンド結晶を成長させる表面を原子平坦レベルにまで研磨する。この研磨面が上方を向くように、図１（ｄ）では９０度回転させた後、上述の第１ダイヤモンド結晶２及び第２ダイヤモンド結晶３の成長と同様にして、化学気相蒸着法を用いて、図１（ｅ）〜（ｆ）に示すように、第３ダイヤモンド結晶４を成長させる。このようにダイヤモンド結晶研磨工程と化学気相蒸着法によるダイヤモンド結晶成長工程を繰り返すことにより、所望の色数を有した多色の合成ダイヤモンドを製造することができる。
【００２３】
また、上記の実施形態においては、９０度毎に回転させて複数の色を有する多色ダイヤモンドを製造しているが、カット後のダイヤモンドにおいて、どの領域にどの色を配置させるかをデザインし、このデザインを実現するように、回転角度を適宜調整してもよい。この際、デザインによっては、単に合成ダイヤモンドを研磨して回転するだけではなく、所望の角度にカットした上で研磨して、次にダイヤモンド結晶を成長させる表面を形成してもよい。
【００２４】
また、上記のような宝飾用の合成ダイヤモンドを含む宝石は、指輪、ペンダントトップ、ブローチ、イヤリング等に用いられるが、発明者らは、これらの宝石を支持する支持体についても発明した。本発明の宝石用支持体は、小型の電源と、小型の照明手段とを台座部に内蔵している。この電源は、照明手段に電力を供給する。この照明手段は、宝石の裏面側から光を照射する。このような構成の本発明の宝石用支持体によれば、宝石を所望の色にライトアップさせ、宝石をより輝かせることができる。
【００２５】
具体的な宝石用支持体として、図２に示された指輪１０について説明する。指輪１０は、宝石を支持する台座部１１を有しており、この台座部１１の外周には複数爪部１２が備えられている。これらの爪部１２によって宝石が支持される。また、台座部１１の裏側には電池１３が内蔵されている。台座部の宝石支持側には、照明手段であるＬＥＤ１４等が備えらており、電池１３から供給された電力によって所望の色で発光し、宝石をライトアップすることができる。
【００２６】
また、本発明の多色ダイヤモンドの製造方法においては、化学気相蒸着法における水素及びメタンの混合ガスは、さらに特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部から生成されたドーパントが含有されていることが好ましい。
【００２７】
本発明における多色ダイヤモンドは、ダイヤモンド結晶の成長工程において、特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部を原材料として取り込ませることにより、唯一無二の希少性の高い合成ダイヤモンドとすることができる。このようなドーパントを取り込ませる部位としては、多色ダイヤモンドの中心部であっても、表面部であってもよく、このドーパントを用いた化学気相蒸着のタイミングを選択することにより任意に設定することができる。
【００２８】
特定個人又は愛玩動物の一部としては、例えば、亡くなられた家族や偉人の遺骨又は毛髪或いはペットの遺骨、毛又は爪等が挙げられ、このような成分を取り込んだ多色ダイヤモンドを用いることにより、供養や、生前を偲ぶことができる。
【００２９】
特定個人の一部としては、例えば、有名人や芸能人の毛髪等が挙げられ、このような成分を取り込んだ多色ダイヤモンドを用いることにより、その有名人や芸能人をより身近に感じることができる。或いは、自分自身の毛髪等が挙げられ、このような成分を取り込んだ多色ダイヤモンドを用いることにより、自分の足跡や存在を残すことができる。
【００３０】
特定個人ゆかりの物品の一部としては、プラズマ化され、合成ダイヤモンドに取り込むことが可能な組成からなる必要があるが、例えば、有名人や芸能人の愛用の品や、御神木、ローマ法王の法衣等の一部が挙げられ、このような成分を取り込んだ多色ダイヤモンドを用いることにより、その有名人や芸能人をより身近に感じることができ、又は、信仰の対象とすることができる。
【００３１】
特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部を原材料とする方法としては、まず、特定個人又は愛玩動物の一部或いは特定個人ゆかりの物品の一部を科学的又は物理的に処理し、炭素含有率９０％以上の炭素を抽出する。ここで、炭素の抽出においては、触媒として、濃硫酸又は発煙硫酸中において１６０〜２００℃でスルホン化処理された粒状活性炭、炭素粉末、備長炭等を用いると、１００〜１２０℃で分解炭化処理が可能となる。
【００３２】
次いで、この炭素に対して熱処理又は物理処理を行うことにより、炭素含有率９５％以上の黒鉛に返還し、更に黒鉛抽出時に混入されたガスを押し出し、黒鉛を精製する。このようにして得られた黒鉛は、高温高圧法（ＨＰＨＴ法）でダイヤモンドの結晶成長工程で炭素源として用られる。
【００３３】
また、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）においては、上記で抽出した黒鉛を高融点金属（例えば融点１５００℃以上の金属）の粉体と混合焼結してペレットを作成し、このペレットをダイヤモンドの結晶成長を行うプラズマ中に置くことにより、ダイヤモンドの炭素源として用いられる。あるいは、この黒鉛からＣＨ４（メタンガス）を製造し、原料ガスそのものに混ぜることも可能である。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ダイヤモンド基盤
２  第１ダイヤモンド結晶
３  第２ダイヤモンド結晶
４  第３ダイヤモンド結晶
１０  指輪
１１  台座部
１２  爪部
１３  電池
１４  ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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