愛媛대학 지구심부 다이너믹스 연구센터의 入船徹男 교수, 栗尾文子 대학원생, 住友電工 伊丹 연구소의 角谷均 주임연구원 등은 ‘직접변환법’이라고 불리는 촉매를 사용하지 않는 방법으로 흑연에서 다결정 다이아몬드를 거의 100%의 고순도로 합성하는데 성공했다. 종래의 물질에는 없는 최대 140기가펄스에 달하는 단단함이다. 합성한 다결정 다이아는 초고압에서 합성했기 때문에 잘 소결되어 있어 투명도가 높다. 또 다결정 다이아를 구성하는 가는 다이아 입자가 균질하기 때문에 방향이나 면에 따라 경도가 제각각이지도 않아 잘 갈라지지 않는다고 한다. 종래의 방법에서는 흑연 자체를 전류 등으로 직접 가열해 왔으나, 이번에는 융점이 높은 금속을 히터재로 사용, 흑연을 이 금속박으로 감싸 가열했다. 실험에서는 12만~25만 기압의 고압 하에서 몇 분~몇 십분, 1800~2500℃에서 균질하게 가열했다. 그 결과, 2300℃ 이상인 경우, 실험한 범위의 압력의 크기에 상관없이 다결정 다이아를 합성할 수 있다는 것을 알게 되었다. 합성한 다결정 다이아의 시료는 직경, 두께 모두 최대 2~3밀리미터 정도. 다이아 가루를 고압 하에서 소결하는 방법이 아니기 때문에 다이아의 입자 사이를 메우는 금속 등의 결합재 ‘바인더’가 불필요. 따라서 지금까지 공업적으로 생산되어 온 다결정체보다 2배정도 단단하다. 또 1200℃ 정도의 고온에도 견딜 수 있으리라 전망하고 있다. 이번 성과는 다이아를 포함하는 초경물질의 가공이나 대형고압장치의 발생압력한계의 향상에 공헌할 수 있는 이외에 보다 단단하게 균질한 다결정 다이아의 합성조건 해명, 천연 다결정 다이아 생성의 나노 해명 등에도 도움이 될 듯하다. (NK)