タグ・ホイヤーの革新的な時計製造方法？カーボンナノチューブの育成

「私たちがやっていることが何なのか分からないが、本当の意味での時計製造ではない」と、タグ・ホイヤーのスイス本社にある彼の研究施設に最近設置された数百万ドルの走査型電子顕微鏡を賞賛しながら、ギー・セモン氏は言う。

廊下の奥では、巨大な透過型電子顕微鏡（原子一つ一つまで観察できるような機械）を設置するため、部屋全体が準備されたばかりだ。ホワイトボード、窓、そしてあらゆる作業面が方程式で走り書きされているかのような、急速に拡張を続けるこの施設は、「タグ・ホイヤー インスティテュート」という壮大な名称で呼ばれている。創設者のセモン氏は、そこでの自身の最近の活動について控えめに語る。「数学と料理を組み合わせたようなものです」と彼は肩をすくめる。

元海軍パイロットで航空エンジニアでもある57歳の彼は、ここ数年、タグ・ホイヤーで目覚ましい時計技術の進歩を成し遂げてきた。彼の成功例としては、クロノグラフの振動数（ひいては計時精度）をさらに高める新技術を駆使したスーパーウォッチシリーズ（2012年の「マイクロガード」では最高10,000分の5秒を実現）、スイスのスマートウォッチ市場への参入としてはこれまでで最も重要な同社の「コネクテッドウォッチ」の開発、そして1万ポンド以下で販売されるトゥールビヨンウォッチの開発（ほとんどのトゥールビヨンは少なくともその5倍の価格で取引されている）が挙げられる。

しかし、彼の最新のプロジェクトは、たった一つの小さな部品、つまり、時計の心臓部にある重要な螺旋状のヒゲゼンマイに焦点を当てており、その同心円状の振動が、それに接続されているテンプを介して、ムーブメント全体のエネルギー調整を制御します。

ヒゲゼンマイは、非常に扱いが難しい部品として知られています。難解な合金で作られているため、衝撃や磁気の影響を受けやすく、1ミクロンにも満たない製造上の誤差が、1日に数百秒の誤差につながる可能性があります。ヒゲゼンマイの製造は非常に難しいため、ロレックスは自社で製造しているものの、スイスで使用されるヒゲゼンマイのほぼすべてを、スウォッチグループ傘下のニヴァロックス社が供給しています。

セモン氏の数学的、そして料理的な手法は、全く新しい、そして予想外の方向へと物事を導いている。ユタ大学で初めて開発されたプロセスを基に、セモン氏と彼のチームは、実験室でカーボン複合材製のヘアスプリングを「成長」させる方法を発明した。化学蒸着法（CVD）を用いて、アモルファスカーボンを浸透させたカーボンナノチューブからなる螺旋状の構造を、研究所の中心にある密閉された部屋に設置された2つの化学反応器で形成する。

この工程では、6インチのシリコンウエハーに鉄原子を塗布し、ヘアスプリングの正確な形状に仕上げます。その後、エチレンと水素の混合ガス中で高温処理することで、炭素原子を励起し、ナノチューブを成長させます。電子顕微鏡で観察すると、これらの構造は、原子のそよ風に優雅に吹かれる不思議な森のように見えます。準備されたウエハーから、均一で完璧な形状の300個のヘアスプリングが完成するまでの工程は、わずか4時間です。

この取り組みがさらに驚くべき点は、時計製造における従来の定説から逸脱している点である。つまり、金属合金ではなくとも、ヒゲゼンマイの未来はシリコンにあるという定説だ。耐磁性、摩擦抵抗、そしてイオンエッチングによる均一な量産性が高く評価されているシリコン素材は、パテック フィリップ、オメガ、ユリス・ナルダン、ブレゲなど、数々のブランドに採用されている。2000年代初頭にパテック フィリップおよびスウォッチ グループと提携し、シリコン技術の研究を進めていたロレックスでさえ、あるムーブメントにシリコンを試験的に導入している。

いずれにせよ、セモン氏と彼の研究所は既にシリコンを扱っている。2017年には、LVMH傘下のゼニスが「Defy Lab」という名の腕時計を発表した。このムーブメントは、ひげゼンマイ、テンプ、そして関連部品を完全に排除し、それらを幾何学的に複雑な単一のシリコン製で曲げ振動する部品に置き換えた。時計製造のルールを根本から再考したDefy Labは、今年3月のバーゼルワールドで量産版となるゼニス デファイ インベンターが発表されるまで、わずか10個のプロトタイプしか作られず、珍品として扱われてきた。セモン氏によると、これは先進合金やナノテクノロジーのプロジェクトと並行して進められている、柔軟なメカニズムをさらに深く探求するプロジェクトの始まりに過ぎないという。

ナノヘアスプリングへの影響ははるかに直接的で、潜在的に大きなインパクトを与えます。まず、セモン社の2基の原子炉だけで、タグ・ホイヤーが必要とするすべてのヘアスプリングをまもなく製造できるようになり、サプライヤーへの依存をなくすことができます。タグ・ホイヤー自身もサプライヤーになる可能性を秘めています。そのプロセスの一環として、ヘアスプリング用のスペースや必要な振動数などのデータを入力できるソフトウェアツールが設計されています。これにより、必要なスプリングの形状と幾何学的形状が計算され、あらゆる時計に合わせて製造できるようになります。

さらに、セモン氏は、彼のヘアスプリングはシリコン製と合金製のどちらよりも大幅に改良されていると確信している。「シリコンは非常に壊れやすく、製造コストが高く、形状の最適化にも限界があります。私たちのヘアスプリングは、耐衝撃性に優れ、耐磁性があり、熱バランスも取れており、時計職人にとって組み立ても簡単です。」

セモン氏は、既に画期的なナノテクノロジーであるにもかかわらず、研究が進むにつれて、今後数年間にわたり性能面でのメリットをさらに高めていくと確信している。しかし、おそらく最も重要なのは、時計製造は科学技術のハイテク分野（イオンエッチングシリコンなど）の進歩から恩恵を受けることが多いのに対し、今回は状況が逆転している点だ。セモン氏と彼のチームが開発し特許を取得したプロセスは、LVMHが追求すれば、時計製造の枠をはるかに超えた影響力を持つだろう。

「ナノチューブで製造された機械部品として3D構造を実現したのは世界初です」とセモン氏は語る。「世界中にナノチューブを研究している研究室は数多くありますが、それらは原子レベルに焦点を当てています。ナノチューブの特性が極めて優れているのはまさにそこです。原子レベルの特性をミクロレベルで維持できたのは今回が初めてです。これは決して些細なことではありません。非常に大きな一歩です。」

セモン氏は、将来この技術が応用される可能性のある分野として、宇宙科学、生物医学的応用、電子センサー、ガス検知器、電池などを列挙する。しかし今のところ、セモン氏の関心は時計と、まだ追求すべき無数の分野に集中している。

「時計で発明できるもののうち、すでに発明されているのは10%にも満たない」と彼は言う。「時計を見るとき、私は時計ではなく物理学を見ている。時間とエネルギーを融合させるこの分野は計り知れない。それが時計であり、この二つの大きな次元こそが、私たちには何十年も先が待っているのだ。」

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この記事はWIRED UKで最初に公開されました。