Clasifiarea diamantelor si diferentierea diamantelor sintetice de cele naturale

Pentru inceput sa prezentam ce este un diamant natural si ce inseamna un diamant sintetic.

Diamantul natural este un mineral format doar din atomi de Carbon intr-o structura ortorombica care se gaseste in mine de kimberlit sau in depozite aluvionare.

Diamantele sintetice sunt minerale create in laborator care imita structura chimica si proprietatiile fizice ale diamantelor naturale. Sunt 2 procese principale de obtinere a diamantelor sintetice:

• HPHT – High Pressure High Temperature: presiune mare, temperatura mare. Practic acest sistem incearca sa replice conditiile naturale de formare a diamantelor, prin crearea de temperaturi de 1400° – 1600°C si presiuni de 50 – 60 kbar

• CVD – Chemical vapor deposition – Porneste de la ‘samanta’ si este crescuta treptat pana se ajunge la un cristal suficient de mare.

Nu vreau sa intru in amanuntele proceselor de sintetizare pentru ca nu acesta este scopul articolului, dar daca doriti sa aflati mai multe despre acestea imi puteti scrie la adresa [email protected] sau lasa un comentariu la acest articol.

Stim ca majoritatea diamantelor HPHT sunt de tip Ib si ca acest tip este rar in natura. In plus, in timp ce diamantele naturale de tip Ib sunt puternic incluse si de o culoare neuniforma, diamantele sintetice HPHT tind sa fie mult mai clare si o culoare solida, avand in schimb incluziuni metalice de flux.

Diamantele CVD sunt de regula tipul IIa si sunt fie incolore fie maro deschis. Le putem diferentia de cele naturale prin prezenta pattern-ului de tip ‘tatami’ la lumina polarizata (asa cum vedeti in primele 2 imagini de mai jos, a 3-a reprezentad un diamant sintetic)

Dar haideti sa vedem ce inseamna tipurile astea si cum le putem afla!

Dupa structura chimica, diamantele se impart in urmatoarele categorii:

• Tipul I – contin suficient de multe impuritati de N (azot) astfel incat sa poata fi masurate cu spectroscopia de absorbtie infrarosie.
• Tipul Ia – au de regula mai multi atomi de N (azot) alaturati
• Tipul IaA – atomii de N (azot) sunt adiacentii unii fata de altii
• Tipul IaB – contine 4 atomi de N (azot) pozitionati in jurul unui Vacancy (spatiu liber).
• Tipul Ib – contine atomi de N (azot) izolati, care au inlocuit atomii de Carbon in structura chimica a diamantului.
• Tipul II – nu contine o cantitate de atomi de N (azot) care sa poata fi masurata.
• Tipul IIa – nu contine o cantitate masurabila de N (azot) sau Bor
• Tipul IIb – contine atomi izolati de Bor care au inlocuit atomii de carbon in structura atomica a diamantului. Acesti atomi de Bor sunt raspunzatori directi de conductibilitatea electrica a diamantului.

Modul cel mai simplu de a afla ce tip de diamant avem este folosirea spectroscopiei FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) fiind o procedura de testare nondistructiva. Astfel directionand o raza de lumina catre un diamant si masurand apoi cat anume din aceasta raza a fost absorbit si lungimile de unda corespondente, ne putem da seama daca diamantul respectiv contine impuritati de N (azot) sau Bor.

Cum spectroscopia FTIR nu este la indemana oricarui gemelog, putem determina tipul de diamant folosind o combinatie de instrumente gemologice de baza precum: spectroscopul, polariscopul, microscopul, lumina UV (in special Short Wave) si un tester de conductibilitate electrica.

Astfel folosind un spectroscop simplu, de mana, diamantele de tipul Ia vor prezenta benzi de absorbtie la 415, 435, 452, 465 si 478nm pentru ca acestea sunt comun asociate cu nitrogenul. In cazul diamantelor Ib, acestea vor avea o banda puternica la 450nm si acesta poate fi un indiciu ca diamantul este creat sintetic prin procesul HPHT.

La polasriscop, majoritatea diamantelor vor avea o forma de ‘tensiune’ (strain) vazuta la lumina polarizanta datorata distorsiunilor din structura interna sau a deformarilor plastice. Aspectul de ‘tatami’ este specific diamantelor de tip II (cateodata si la IaB sau Ib care contin concentratii mici de N – azot) si este o dovada clara a faptului ca sunt naturale, diamantele sintetice neprezentand acest efect.

Microscopic, unele incluziuni pot determina tipul de diamant. De exemplu, unele diamante naturale de tip Ia contin nori (clouds) cu forma de cruce, aceste diamante se mai numesc si  ‘asteriated diamonds’.

Diamantele naturale de tip Ib contin adesea clustere de incluziuni mici de tip ace  (needle-like inclussions) care sunt asociate cu o zonare de culoare galbena (color zoning). Prin comparatie, diamantele sintetice de tip Ib prezinta invariabil o zonare de culoare distinctiva si incluziuni de flux metalice.

Atat diamantele naturale cat si cele facute in laborator de tipul IIb contin Bor si au conductibilitate electrica, putand fi usor identificate cu un tester specific.

Fluorescenta poate si ea sa ajute la identificarea tipului de diamant. Diamantele de tipul Ia, vor avea deseori o fluorescenta albasra, data de prezenta atomilor de N (azot) in timp ce diamantele de tip Ib vor fi fie inerte fie vor avea o fluorestenta usor portocalie. Diamantele create in laborator de tip Ib vor prezenta o fluorescenta neuniforma sub lungime de una scurta (SW).

Diamantele sintetice prin procesul HPHT prezinta in plus un oarecare nivel de magnetism, testabil cu un magnet N52 (neodymium magnet), datorat incluziunilor metalice, in timp ce diamantele sintatice prin CVD sau cele naturale nu au aceasta proprietate. Daca incluziunile sunt destul de mari, diamantele sintetice HPHT pot fi atrase pur si simplu de magnet. Daca in schimb sunt suficient de mici, se foloseste magnetul atunci cand diamantul pluteste pe o bucata de spuma in apa. Acelasi principiu poate fi aplicat si pentru diamantele puse in bijuterie pentru ca nici aurul si nici arfintul nu sunt atrase de magnet. Pe scurt orice atractie magnetica indica clar faptul ca diamantul este sintetic.

Acestea ar fi in mare cateva modalitati de testare si diferentiere a tipurilor de diamante.

Daca aveti intrebari, imi puteti lasa un comentariu si voi incerca sa raspund cat mai bine.