
ファセット(/ ˈfæsɪt /)は、幾何学的形状の平らな面です。自然界に存在するファセットの配置は、結晶構造の基本的な対称性を反映しているため、結晶学の初期発展において重要な役割を果たしました。宝石 は、光を反射させることで外観を向上させるために、一般的にファセットがカットされています。初期のダイヤモンドカット技術は、多くの場合八面体結晶である原石の自然な形状を研磨するだけでした。宝石をカットして研磨し、複数の平らな面またはファセットを作成するプロセスであるファセット加工がヨーロッパで初めて開発されたのは、14世紀になってからのことです。[ 1 ]

何百種類ものファセット配置が使われてきましたが、最も有名なのはおそらくダイヤモンドや多くのカラーストーンに使われるラウンドブリリアントカットでしょう。現代のブリリアントカットの原型となるこの初期バージョンは、17世紀後半にペルッツィというイタリア人によって考案されたと言われています。[ 2 ] [ 3 ]その後、1919年にマルセル・トルコフスキーが「理想的な」カットダイヤモンドの最初の角度を計算しました。それ以来、若干の修正が加えられてきましたが、「理想的な」カットダイヤモンドの角度は今でもトルコフスキーの公式と似ています。「理想的な」角度が登場する以前にカットされたラウンドブリリアントは、「初期のラウンドブリリアントカット」または「古いヨーロッパのブリリアントカット」と呼ばれることが多く、今日の基準ではカットが劣っていると考えられていますが、コレクターの間では依然として関心があります。その他の歴史的なダイヤモンドカットには、初期のラウンドブリリアントカットに似ているが長方形の輪郭を持つ「オールドマインカット」や、平らに研磨された裏面とクラウンに様々な数の角度のついたファセットで構成され、ファセットドームを形成するシンプルなカットである「ローズカット」などがあります。パビリオンポイントの欠けを防ぐために、石の底にキューレットと呼ばれる58番目のファセットがカットされることもあります。初期のブリリアントカットはキューレットが非常に大きいことが多いのに対し、現代のブリリアントカットダイヤモンドは一般的にキューレットファセットがなく、あってもごく小さなサイズです。
宝石のカットは、ファセット加工機を用いて行われる精密な工程です。ファセットカットによって得られる理想的な宝石は、内部で反射される光の輝き(ブリリアンス)、強く色鮮やかな分散(一般的に「ファイア」と呼ばれる)、そして反射光の鮮やかな閃光(シンチレーション)が絶妙なバランスで調和した輝きを放ちます。通常、透明から半透明の石がファセットカットされますが、不透明な素材でも、宝石の光沢が魅力的な反射を生み出すため、ファセットカットされることがあります。プレオナステ(ブラックスピネル)やブラックダイヤモンドは、不透明なファセットカット宝石の例です。
各ファセットに使用される角度は、宝石の仕上がりに重要な役割を果たします。特定の宝石のカットの一般的なファセット配置は、どの宝石素材でも同じように見えるかもしれませんが、光学性能を最大化するには、各ファセットの角度を慎重に調整する必要があります。使用される角度は、宝石素材の屈折率に基づいて変化します。光が宝石を通過して研磨されたファセットに当たると、ファセットが光を宝石に反射できる最小角度は臨界角と呼ばれます。[ 4 ]光線がこの角度よりも低い角度で表面に当たると、光は宝石を透過して輝きを放つことなく宝石素材から出てしまいます。これらの失われた光線は「光漏れ」と呼ばれることもあり、その影響は「ウィンドウイング」と呼ばれ、その領域は透明で輝きがないように見えます。これは、カットの悪い市販の宝石で特によく見られます。屈折率が高い宝石は一般的に価値が高いとされ、屈折率が高くなるにつれて臨界角が小さくなるため、光が外部に漏れにくくなり、内部反射が大きくなる。

この機械は、モーター駆動のプレートを用いて、切削または研磨のために精密に平らな円盤(「ラップ」と呼ばれる)を保持します。切削用ラップには通常、金属または樹脂に結合したダイヤモンド研磨材が使用され、研磨用ラップには非常に微細なダイヤモンド粉末または酸化物系研磨剤と併用して、多種多様な材料が使用されます。切削には通常水が使用され、研磨工程には油または水が使用されます。
この機械は、一般的に「マスト」と呼ばれるシステムを使用しており、角度表示、高さ調整、そして通常は特定の歯数を持つギア(「インデックスギア」と呼ばれる)が回転角度を設定する手段として用いられます。回転角度はギアの歯数で均等に分割されますが、多くの機械には回転角度をより細かい段階で調整できる追加手段(「チーター」と呼ばれることが多い)が備わっています。砥石は「ドップ」または「ドップスティック」と呼ばれる(通常は金属製の)棒に接着され、「クイル」と呼ばれるマストの一部によって所定の位置に保持されます。
ドップされた石は、徐々に細かい粒度の切削ラップ上で正確な角度とインデックスで研磨され、その後、各ファセットを研磨するためにこのプロセスが最後にもう一度繰り返されます。切削および研磨プロセスにおける角度の正確な繰り返しは、角度読み取りとインデックスギアによって助けられます。研磨の物理的プロセスは議論の対象となっています。一般的に受け入れられている理論の1つは、研磨剤の微細な研磨粒子が光の波長よりも小さい摩耗を生み出し、それによって微細な傷が目に見えなくなるというものです。宝石には2つの面(クラウンとパビリオン)があるため、各面をカットおよび研磨できるように、石を反転させるために「トランスファージグ」と呼ばれる装置がよく使用されます。[ 4 ]

劈開は、鉱物の結晶構造における化学結合の平面的な弱点を利用する。適切な角度で鋭い衝撃を加えると、石はきれいに割れることがある。劈開は未加工の宝石をより小さな破片に割るために用いられることがあるが、ファセットを作るために用いられることは決してない。ダイヤモンドの劈開はかつて一般的であったが、石を損傷するリスクが高すぎるため、望ましくないダイヤモンドの破片が生じることが多かった。現在、ダイヤモンドをより小さな破片に割る好ましい方法は鋸引きである。 [ 3 ]
ジャムペグマシンと呼ばれる、より古く原始的なファセット加工機は、正確な長さの木製のドップスティックと、穴が慎重に配置されたプレートからなる「マスト」システムを使用していた。ドップの後端を多数の穴の1つに挿入することで、石を正確な角度で研磨盤に導入することができた。これらの機械を効果的に操作するには、かなりの技術が必要だった。[ 4 ]
ファセットカットのもう一つの方法として、円筒を用いて湾曲した凹面を作り出す方法がある。この技術を用いることで、従来のファセット加工とは異なる、独創的で芸術的なバリエーションを生み出すことができる。
多くの結晶は自然に多面体状に成長します。例えば、一般的な食塩は立方体、石英は六角柱を形成します。これらの特徴的な形状は、物質の結晶構造と表面エネルギー、そして結晶が形成された一般的な条件によって決まります。

結晶構造のブラベー格子は、原子が密に詰まっている面である「低エネルギー面」の集合を定義します。例えば、立方晶では、立方体の面または対角線上に低エネルギー面が存在する可能性があります。これらの面が低エネルギーであるというのは、結晶をこれらの面に沿って切断した場合、切断される結合が比較的少なく、切断されていない結晶に比べてエネルギーの増加が比較的小さいという意味です。言い換えれば、これらの面は表面エネルギーが低いということです。最もエネルギーの低い面は、結晶全体の熱力学的自由エネルギーを最小化するために、最大の面を形成します。面の関数としての表面エネルギーが分かっている場合、ウルフ構成法によって結晶の平衡形状を求めることができます。
結晶が成長する表面(基板)などの成長条件によって、結晶の形状が変化する可能性があります。例えば、結晶の底面が基板からの応力を受けている場合、結晶は基板に沿って外側に成長するよりも、より高く成長する傾向があります。表面エネルギー(異なる面の相対エネルギーを含む)は、温度、周囲の組成(湿度など)、圧力など、多くの要因に依存します。