Orbray株式会社(旧アダマンド並木精密宝石)ブログ。技術のトレンド、製品のワンポイント、SDGsなどについて紹介していきます。

宝石の特徴:結晶について

   最終更新日:    公開日: 2021/03

多くの宝石は、原子が一定のルールに従って規則正しく並び結晶が作られています。
中には、オパールのように、原子がランダムに並ぶ非晶質のものもあります。
原子の配列が一定のルールで並んでいる結晶は、平面で囲まれた規則正しい立体の形をしています。
なぜ立体になるのかは、平面、直線、点が対称になるという、結晶の持つ対称の性質と関係があります。
結晶は対称となる形態をなし、内部中心には相対する面同士を結ぶいくつかの軸(結晶軸※)をもっています。 この結晶軸の長さや交差する角度により、7種類の結晶系に分けることができます。
これに4種の格子(単純,底心,面心,体心)の考え方を加え、 14種の空間格子(結晶の構成的粒子の空間的配列)であらわしたものが、ブラベー格子になります。

7種の結晶系と14種類のブラベー格子

結晶名 ブラベー格子 鉱物名・物質名 主な用途
三方晶系
(楚面体晶系)
三方晶系のブラベー格子 サファイア
ルビー
無色透明(不純物無し)
赤色
基板 時計部品
ワイヤーガイド 眼科メス
科学天秤用ナイフエッジ
正方晶系 正方晶系のブラベー格子 ルチル 淡黄色 アイソレーター
立方晶系 立方晶系のブラベー格子 ガーネット
LuAG(Lu3A15012)
黒色(赤外透過)
無色~淡黄色・淡緑
アイソレーター
シンチレーター
スピネル 青・緑・黄色など各色 時計部品
ダイヤモンド 無色 スクライバー 研磨剤
ケイ素 銀灰色 基板 電極
窒化ホウ素(cBN) 淡黄色 研磨剤
炭化ケイ素(SiC) 淡黄色~黒緑色 研磨剤
三斜晶系 三斜晶系のブラベー格子 GPS(Gd2Si207) 無色 シンチレーター
単斜晶系 単斜晶系のブラベー格子 酸化ガリウム 無色 基板
六方晶系 六方晶系のブラベー格子 窒化ガリウム 無色~淡黄色 基板
水晶 無色 基板
直方晶系
(斜方晶系)
直方晶系のブラベー格子 YAP(YAI03) 無色 シンチレーター

※結晶軸とは:
結晶面の方位や対称性を示す為、結晶内に想定した座標軸です。
結晶内の一点を通り、同一平面上にない直線群です。

ブラベー格子の名前の由来

ブラベー格子の名前は、フランスのエコール・ポリテクニーク校 物理学教授 Bravais Auguste氏(ブラベー)が、結晶構造の空間格子が14種類であることを証明した初の研究者であることに由来します。

結晶の種類について

結晶には、原子の結び方による結晶の種類が4種類あります。

1) 共有結合の結晶(共有結晶):全ての原子が互いの電子を共有して結合した結晶。巨大な分子。

融点・沸点は極めて高い。電気伝導性はなし(但し、黒鉛を除く)
例)ダイヤモンド、黒鉛、二酸化ケイ素など

2) イオン結晶:陽イオンと陰イオンが結合した結晶

融点・沸点は、高い。電気伝導性はなし(液体・水溶液はあり)
例)塩化ナトリウム(塩)、塩化セシウムなど

3) 金属結晶:金属イオンが規則正しく結合してできたもの

融点・沸点は、高いものも低いものもある。大きな熱伝導性と電気伝導性をもつ。
例)金、鉄、銅などほとんどの金属はこれらに属している。

4) 分子結晶:分子が規則正しく配列した結晶。分子間に働く結晶によりできたもの。

非金属元素。
例)ヨウ素、ドライアイス、ナフタレンなど

ダイヤモンドが硬いというのは、4つの価電子が強固に全て結びついている共有結合であり、 更に極めて短い距離で4本の手を回して、炭素原子と立体的に結合しているためです。
同じ炭素でできているグラファイトは、4つの価電子を3つしか使用してないため、 1つが自由電子となっています。そのため、電気は通すが、結合力は弱くなってしまいます。


Orbrayは、ダイヤモンドサファイアセラミックスを独自で育成・加工し製精密宝石部品を製造しています。中でもサファイアは、EFG法で、大型・長尺・チューブなど様々な形状の部品を提供することが可能です。

               
   

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