爆発ナノダイヤモンド

デトネーションナノダイヤモンド（DND ）は、超分散ダイヤモンド（UDD ）とも呼ばれ、デトネーションから生成されるダイヤモンドです。TNT / RDXの酸素欠乏爆発性混合物を密閉チャンバー内で爆発させると、直径約5nmのダイヤモンド粒子が数 マイクロ秒の範囲でデトネーション波の前面に形成されます。

爆発後のダイヤモンドの収率は、合成条件、特に爆発室内の冷却媒体（水、空気、CO ₂など）の熱容量に大きく依存します。冷却能力が高いほど、ダイヤモンドの収率は高くなり、90% に達することもあります。合成後、高温高圧（オートクレーブ）で酸で長時間（約 1～2 日間）煮沸することで、すすからダイヤモンドが抽出されます。煮沸により、チャンバー材料に起因する金属汚染物質と非ダイヤモンド炭素のほとんどが除去されます。

X線回折^[1]や高解像度透過型電子顕微鏡^[2]などのさまざまな測定により、すす中のダイヤモンド粒子のサイズは約5nmに分布していることが明らかになりました。粒子は凝集に関して不安定であり、自発的にマイクロメートルサイズのクラスターを形成します（上図を参照）。接着力は強く、数個のナノ粒子間の接触により、マイクロメートルサイズのクラスターを基板に付着させることができます。^[2]

ナノサイズのダイヤモンドは相対的な表面積が非常に大きいため、その表面には周囲の大気中の水や炭化水素分子が自発的に付着します。^[3]しかし、適切な取り扱いをすればきれいなナノダイヤモンド表面が得られます。^[2]

デトネーションナノダイヤモンド粒子は、ほとんどがダイヤモンド立方格子を持ち、構造的に不完全です。高解像度透過型電子顕微鏡で示されているように、主な欠陥は多重双晶です。 ^[2]ダイヤモンド合成の炭素源であるTNT/RDX爆薬混合物は窒素を豊富に含んでいますが、ダイヤモンド粒子内の常磁性窒素の濃度は1 ppm未満です。^[1]常磁性窒素（ダイヤモンド格子内の炭素を置換する中性窒素原子）はダイヤモンド内の窒素の主な形態であるため、DNDの窒素含有量はおそらく非常に低いです。

ダイヤモンドナノ結晶は、超音波キャビテーションを用いて大気圧および室温で有機液体中のグラファイトの懸濁液から合成することもできる。収率は約10％である。この方法で製造されるナノダイヤモンドのコストは、HPHTプロセスと競合できると推定されている。^{[4] [5]}

代替合成技術としては、グラファイトに高エネルギーレーザーパルスを照射する方法がある。得られたダイヤモンドの構造と粒子サイズは、爆発法で得られたものとかなり似ている。特に、多くの粒子が多重双晶構造を示す。^[6]

ケース・ウェスタン・リザーブ大学の研究グループは、マイクロプラズマプロセスにより、室温に近い条件で2～5nmサイズのナノダイヤモンドを生成しました。^[7] ナノダイヤモンドはガスから直接生成され、成長するための表面を必要としません。

ナノダイヤモンドをベースにした市販製品は、以下の用途に利用できます。

1. ラッピングおよび研磨（例：Sufipol）
2. エンジンオイル添加剤（例：ADDO）
3. 金属産業用乾式潤滑剤（W、Mo、V、Rh ワイヤの描画）
4. プラスチックやゴムの機械的性質や熱的性質を変えるための強化充填剤^[8]
5. プラスチックやゴム用の熱充填剤。電子機器用の熱伝導性と電気絶縁性を備えた材料を製造するために使用される^[9]。
6. 電気めっき電解 液への添加剤（例：DiamoSilb、DiamoChrom、^[10] Carbodeon uDiamond ^[11]）
7. 塗料用セラミックコーティングに添加される精製ダイヤモンド（例：C6セラミック）^[要出典]

ナノマテリアルは、今日の送達剤のような悪影響を及ぼさずに化学療法薬を細胞に運ぶことができる。ナノダイヤモンドのクラスターが薬剤を取り囲み、健康な細胞から薬剤を隔離して不要な損傷を防ぐ。標的に到達すると、薬剤はがん細胞に放出される。残ったダイヤモンドは、針の穴に収まるほどの数十万個だが、役目を終えると細胞に炎症を誘発しない。^{[12] [13]}

2012年、SKN社は古いロシアの弾薬をナノダイヤモンドに変換したことでイグノーベル平和賞を受賞した。^[14]

• http://pubs.acs.org/cgi-bin/sample.cgi/jpcbfk/asap/pdf/jp066387v.pdf
• http://www.udayton.edu/News/Article/?contentId=2234
• http://research.ncl.ac.uk/nanoscale/research/nanodiamond.htmlニューカッスル大学におけるナノダイヤモンド研究
• http://www.ioffe.rssi.ru/nanodiamond/ ロシア科学アカデミーイオッフェ物理技術研究所
• http://www.cnn.com/2007/TECH/science/10/19/nanodiamonds.drugs/index.html
• http://www.carbodeon.com
• http://www.plasmachem.de/overview-powders.html#diamond