Kim cương tổng hợp đã được con người tạo ra từ lâu nhưng thời gian đầu do hạn chế về mặt công nghệ nên chỉ đạt được những tinh thể kim cương có kích thước nhỏ do vậy người ta chưa chú ý nhiều và việc nghiên cứu kiểm định. Tuy nhiên hiện nay với công nghệ CVD và HTHP người ta đã tạo ra được kim cương tổng hợp thương mại với đủ các màu khác nhau.
Từ những năm 90 của thế kỷ XX đến nay, theo nhịp độ không ngừng cải tiến và hoàn thiện của kim cương tổng hợp, kim cương tổng hợp có giá trị thương mại và kim cương tổng hợp qua xử lý đổi màu của thị trường kim cương thế giới đã phát triển một cách liên tục. Hiện tại thị trường Việt Nam cũng đã xuất hiện kim cương tổng hợp với một số màu khác nhau. Bằng kinh nghiệm nghiên cứu của mình dưới đây chúng tôi giới thiệu tới các bạn một số tính chất cơ bản của kim cương tổng hợp để phân biệt chúng với kim cương tự nhiên.
Kim cương tổng hợp với các màu khác nhau
ĐẶC ĐIỂM BÊN TRONG
1. Bao thể:
Kim cương tự nhiên thường chứa các dấu vết của quá trình tự nhiên. Một dấu hiệu thường thấy là các bao thể có kích thước khác nhau. Dưới kính hiển vi đá quý quan sát bao thể bên trong kim cương một cách tỷ mỉ, có khi có thể phân biệt chính xác một cách nhanh chóng kim cương thiên nhiên và kim cương tổng hợp. Nếu trong kim cương có thể thấy được một số bao thể khoáng vật có màu hoặc không màu trong suốt như graphit, granat, diopsit, olivin hoặc bao thể dạng tinh thể âm…thì chứng tỏ là kim cương thiên nhiên. Ngược lại, nếu trong kim cương phát hiện ra một số khoáng vật không trong suốt, có ánh kim loại dưới ánh sáng phản xạ và bên ngoài biểu hiện ra lớn mà tròn đồng thời hiển thị ra tạp chất bao thể có từ tính hoặc đảm bảo bao thể hỗn tạp đặc trưng kích thước tương tự thì đó là đặc trưng của kim cương tổng hợp. Những tạp chất bao thể kim loại này qua phân tích hoá học là nikel kim loại và một ít sắt.
Bao thể kim loại dạng que
Bao thể kim loại với ánh kim mạnh
2. Cấu tạo sinh trưởng:
Nếu độ sạch của kim cương rất cao, khó nhìn thấy bao thể, kiểm tra một cách hệ thống cấu tạo sinh trưởng bên trong kim cương cũng giúp cho phân biệt kim cương thiên nhiên và kim cương tổng hợp. Trong một số cạnh lưng của kim cương thiên nhiên hoặc phụ cận cạnh lưng có thể quan sát được dấu vết tàn tích bề mặt tinh thể nguyên thuỷ tức là các cấu trúc hình tam giác sắp xếp có quy luật theo cấu trúc tinh thể. Còn trong kim cương tổng hợp ta có thể gặp các cấu trúc sinh trưởng phát triển cùng với các đới màu, và trên cạnh thắt lưng nếu còn sót lại dấu vết sinh trưởng thì chúng có dạng các đường toả tia hoặc các đường song song nhau (không có cấu trúc dạng tam giác như trong kim cương tự nhiên.
Cấu trúc sinh trưởng phát triển cùng với đới màu
Các cấu trúc sinh trưởng trên bề mặt không giống với kim cương tự nhiên
3. Tính phân đới màu
Như đã được đề cập trong phần cấu trúc sinh trưởng, kim cương tổng hợp thường mang các cấu trúc sinh trưởng và kèm theo đó là tính phân đới màu. Tính phân đới màu là sự xuất hiện các màu sắc khác nhau ở các khu vực khác nhau của tinh thể trong quá trình sinh trưởng. Đặc điểm phân bố màu cũng là một chứng cứ có ích để phân biệt kim cương tự nhiên và kim cương tổng hợp. Trong kim cương tự nhiên ta hiếm gặp hiện tượng phân đới màu thì trong kim cương tổng hợp phân đới màu là hiện tượng thường gặp và chúng liên quan sự tập trung không đều của các nguyên tố tạo màu trong cấu trúc tinh thể. Ví dụ như với kim cương màu vàng bên dưới, nguyên tố tạo màu là nitơ khi hàm lượng nitơ tập trung nhiều nó sẽ tạo ra màu vàng đậm, còn khi lượng nitơ ít đi màu vàng nhạt hơn cho đến không màu. Việc quan sát hiện tượng phân đới màu tốt nhất là ở điều kiện ánh sang tán xạ, và nếu được nhúng trong dung dịch chuyên dụng thì càng dễ dàng quan sát hơn.
Đặc tính phân đới màu trong kim cương tổng hợp màu vàng
Kim cương tổng hợp màu lam
Xung quanh các bao thể kim loại tính phân đới màu thể hiện rõ ràng nhất
Phân đới màu trong kim cương tổng hợp màu hồng
CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ
1. Tính phát quang
Xem xét đặc tính phát quang của kim cương cũng dễ dàng phân biệt được kim cương tự nhiên và kim cương tổng hợp. Nếu như ở kim cương tự nhiên tính phát quang là tương đối đồng đều tren toàn bộ viên đá thì ngược lại ở kim cương tổng hợp tính phát quang lại khác nhau ở những vùng, khu vực khác nhau trên viên đá. Sự khác nhau không những được thể hiện ở cường độ phát quang mà nhiều khi chúng còn là phát quang ở các màu khác nhau. Điều này cũng được giải thích là do sự tập trung không đồng nhất của các nguyên tố tạo màu trong quá trình tổng hợp.
Tính phát quang không đồng nhất trong kim cương tổng hợp màu lục và màu nâu
Và trong kim cương tổng hợp màu lam
2. Kiểm tra phổ hấp thụ
Phổ hấp thụ của một loại đá quý là khả năng hấp thụ các bước song khác nhau của tinh thể đá quý đó. Vạch phổ hấp thụ của kim cương thiên nhiên tồn tại trong 415nm, 452nm, 478nmở trong vùng khả kiến. Nếu tồn tại vạch 415nm trong kim cương màu vàng nhạt thì đặc trưng hấp phụ của kim cương thiên nhiên, kim cương thiên nhiên qua xử lý thường xuất hiện vạch phổ tại 496nm, 503nm, 595nm, 673nm. Nếu thiếu vạch 415nm thì không thể khẳng định là kim cương tự nhên. Kim cương tổng hợp một số màu có dải phổ rộng tại 470nm – 700nm trong quang phổ phạm vi ánh sáng nhìn thấy được, điều này được giải thích là do sự có mặt của nguyên tố niken (Ni).
3. Kiểm tra từ tính
Kim cương tổng hợp thường chứa bao thể kim loại, những bao thể này hoặc lớn hoặc nhỏ có khi bằng mắt thường cũng nhìn thấy được. Bao thể kim loại đều có từ tính sẽ bị vật chất từ tính mạnh (như sắt) hút. Trong quá trình kiểm tra lấy kim cương buộc vào một sợi dây, ngăn khí, dùng nam châm để gần sau đó đu đưa nam châm. Kim cương tổng hợp thì đu đưa song song theo nam châm, còn kim cương thiên nhiên thì không hề có phản ứng. Cần chú ý là có một số kim cương thiên nhiên cũng có một số từ tính, nhưng từ tính tương đối yếu, lúc đó phải căn cứ vào đặc trưng khác để phân biệt.
4. Hiện tượng giả dị hướng
Kim cưong được kết tinh ở tinh hệ lập phương do vậy chúng có tính đẳng hướng. Trong kim cương tự nhiên nhiều khi ta cuũng quan sát được hiện tượng giả dị hướng tuy nhiên chúng thường rất yếu và hiếm gặp. Trong kim cương tổng hợp hiện tượng giả dị hướng gặp thường xuyên hơn và nhiều khi chúng rất mạnh thể hiện như một viên đá dị hướng vậy. Để kiểm tra đặc tính này đơn giản là ta đặt viên kim cương trên một tờ giấy có viết chữ nếu ta quan sát các nét chữ bị nhân lên thành hai thì đó là hiện tượng lưỡng chiết vậy.
Trên đây là các đặc trưng cơbản của kim cương tổng hợp có thể giúp ta phân biệt chúng với kim cương tự nhên. Một số tính chất ta có thể quan sát được bằng mắt thường, tuy nhiên hều hết các tính chất cần phải có thiết bị chuyên dụng và phải là chuyên gia giàu kinh nghiệm mới phân biệt được. Một khuyến cáo quan trọng đối với khách hang là chỉ mua kim cương đã có chứng thư kiểm định của các phòng ngọc học chuyên dụng. Một trong những phòng kiểm định có uy tín nhất ở Hà Nội hiện nay là phòng Kiểm định Đá quý và Vàng thuộc Trung tâm Nghiên cứu Kiểm định Đá quý và Vàng (tầng 3, 91 Đinh Tiên Hoàng, Hà Nội)