Kim cương nhân tạo: Cải thiện chất lượng và thách thức nhận dạng

Kim cương nhân tạo không màu được sản xuất bởi lắng đọng hơi hóa học (CVD) đang trở nên phổ biến hơn trên thị trường. Đá được xử lý CVD khác nhiều so với kim cương tự nhiên được tạo ra bởi áp lực địa chất. Chúng cũng rất khác biệt so với các chất tổng hợp áp suất cao, nhiệt độ cao (HPHT) đã được sản xuất từ ​​giữa những năm 1950.

Lịch sử phát triển kim cương nhân tạo

Quá trình hình thành

Kim cương nhân tạo CVD bắt đầu xuất hiện trên thị trường kim cương đá quý khoảng một thập kỷ trước. Quá trình này bao gồm việc đưa một loại khí, như khí metan vào buồng chân không, sau đó kích hoạt và phá vỡ các phân tử của khí bằng lò vi sóng. Điều này làm cho các nguyên tử carbon tích tụ trên một chất nền (một nền tảng nhỏ chứa tinh thể hạt kim cương phẳng, thường là tổng hợp HPHT), tương tự như cách những bông tuyết tích tụ trong tuyết rơi.

Phương pháp HPHT, lần đầu tiên được sử dụng để phát triển thành công kim cương bởi General Electric vào năm 1954, về cơ bản bắt chước quá trình tự nhiên – carbon được kết tinh thành kim cương thông qua sức nóng và áp lực sâu trong lòng Trái đất. Quá trình HPHT rất tốn kém, được cung cấp năng lượng và thiết bị cần thiết, và tạo ra kim cương với màu vàng chủ yếu là vàng hoặc nâu.

Phương pháp CVD ít tốn kém hơn nhiều vì nó hoạt động ở nhiệt độ vừa phải và áp suất thấp, đòi hỏi thiết bị nhỏ hơn và ít tốn kém hơn. Vì buồng chân không chỉ chứa carbon và một số hydro, các tinh thể không màu có thể được phát triển. Nếu nitơ hoặc boron được đưa vào buồng, các tinh thể kim cương nhân tạo màu vàng hoặc màu xanh có thể được sản xuất.

Ban đầu, những người tạo ra những viên kim cương CVD này nghĩ rằng họ sẽ có thể sản xuất kim cương một cách nhanh chóng và rẻ tiền. Tuy nhiên, vì chất lượng không nhất quán và màu nâu điển hình ít hơn mong muốn, những mong muốn đó không được đáp ứng.

Giai đoạn phát triển

Trong thập kỷ qua; các nhà sản xuất CVD đã phát hiện ra rằng việc thay đổi khí trong buồng tăng trưởng và sử dụng kim cương nhân tạo loại II tinh khiết hơn làm tinh thể hạt giống; có thể cải thiện màu sắc của kim cương nhân tạo thành phẩm và tăng tốc độ tăng trưởng. Vì nhiều CVD ban đầu có màu nâu; các nhà sản xuất cũng nhận thấy rằng việc xử lý vật liệu ở nhiệt độ và áp suất cao có thể loại bỏ màu nâu; để làm cho các tinh thể không màu. Bước điều trị này che giấu một số tính năng đặc trưng; ​​dẫn đến việc xác định những viên kim cương nhân tạo này trở nên khó khăn hơn.

Tập đoàn Gemesis của Sarasota, Florida; nơi sản xuất kim cương nhân tạo trước đó với quy trình HPHT; bắt đầu đưa ra thị trường kim cương nhân tạo CVD không màu vào tháng 3 năm 2012. Có một số công ty khác cũng bán CVD.

Các nhà nghiên cứu GIA đã mua 16 viên kim cương CVD từ Gemesis; 15 trong số chúng được cắt thành những viên tròn rực rỡ, từ 0,24 carat đến 0,86 carat. Phần lớn có màu sắc rất cao, dao động theo thang điểm GIA 4C. Ba là IJ. Cái lớn nhất; ở mức 0,90 carat, là một hình chữ nhật được cắt chữ L; vì nó cho thấy một lớp màu vàng nhạt.

Nghiên cứu và đưa ra các tiêu chuẩn cho kim cương nhân tạo

Các nhà nghiên cứu; dẫn đầu bởi Tiến sĩ Wuyi Wang; giám đốc nghiên cứu và phát triển của GIA, đã đưa những viên kim cương nhân tạo này vào một loạt các thử nghiệm. Các thử nghiệm bao gồm; một số loại phân tích quang phổ phức tạp để thu được đặc trưng của các mẫu được tạo bởi quy trình CVD. Bằng cách sử dụng thiết bị tiên tiến; các nhà khoa học có thể đọc đặc tính quang phổ của kim cương để xác định thành phần của chúng; hoặc liệu chúng có nguồn gốc từ tự nhiên hay phòng thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu GIA cũng đã tiến hành các thử nghiệm đá quý tiêu chuẩn; bao gồm kiểm tra các tính năng được biết là chẩn đoán cho các viên kim cương nhân tạo khác; chẳng hạn như mô hình hạt và phản ứng huỳnh quang cực tím. Kim cương có dạng hạt; giống như gỗ; đó là kết quả của cách chúng kết tinh; nhưng vì chúng phát triển khác nhau trong tự nhiên so với trong phòng thí nghiệm; kim cương nhân tạo có cấu trúc hạt khác với kim cương thiên nhiên.

Các thử nghiệm GIA cho thấy; chất lượng của kim cương CVD không màu đến gần như không màu đã được cải thiện đáng kể trong thập kỷ kể từ khi chúng được giới thiệu. Trong quá khứ; kim cương nhân tạo CVD hiển thị các mẫu hạt không tìm thấy trong kim cương tự nhiên; cũng như các phản ứng huỳnh quang đặc biệt. Các mẫu này cho thấy việc tách những viên đá như vậy khỏi kim cương tự nhiên; đòi hỏi phải sử dụng các kỹ thuật quang phổ tiên tiến. Ngoài ra; rõ ràng là các chất nhân tạo được xử lý dưới nhiệt độ cao để loại bỏ; hoặc thay đổi một số đặc điểm nhận biết của chúng; chẳng hạn như hạt, sau khi được can thiệp, rất khó nhìn thấy.

Mặc dù khó khăn trong việc phát hiện những viên đá này bằng các phương pháp thông thường; các nhà nghiên cứu GIA đã tìm thấy đặc tính quang phổ độc đáo. Họ đã làm như vậy bằng cách chịu các phản ứng phát quang và tia cực tím cho DiamondView ™; một công cụ tinh vi được sử dụng bởi các phòng thí nghiệm đá quý để phát hiện kim cương nhân tạo.

GIA tiếp tục làm cho kim cương nhân tạo trở thành ưu tiên nghiên cứu hàng đầu; để có thể xác định và báo cáo về những phát triển mới nhất của những viên đá được tạo ra trong phòng thí nghiệm này.

Tìm hiểu thêm về máy kiểm tra kim cương nhân tạo CVD HPHT: https://adcjewelry.com/product/may-kiem-tra-kim-cuong-nhan-tao-cvd-hpht/