Più di 600 diamanti sintetici di origine incerta, inferiori al carato, sono stati inviati nel 2012 ai laboratori di Anversa e Hong Kong per essere certificati. Questo articolo è stato scritto dopo la presentazione alla Conferenza GIT 2012 di Bangkok con lo scopo di aiutare i commercianti, i gemmologi e i periti a esaminare e identificare i diamanti sintetici HPHT e CVD. L’obiettivo è quello di identificare diversi tipi di diamanti naturali e diamanti sintetici inferiori al carato utilizzando solo gli strumenti standard (cioè la lampada U.V. e il polariscopio montato sul microscopio). È importante conoscere che relazione hanno i tipi di diamante con quelli sintetici al fine di valutare quando inviare tali pietre ad un laboratorio gemmologico per ulteriori analisi sull’origine.
Campioni e metodi
Sono stati studiati 20 diamanti naturali e sintetici di tutti i tipi da 0,02 a 0,90 carati usando gli strumenti standard (cioè la lampada UV a 254 nm e 365 nm e un polariscopio montato su un microscopio gemmologico con un ingrandimento di 60x).
I diamanti, naturali, trattati o sintetici, sono classificati in quattro tipi fondamentali (Ia, IIa, Ib, IIb) in base alla relativa presenza delle impurità di azoto (N) e boro (B).
La maggior parte dei diamanti naturali contengono aggregati di azoto e sono classificati come di tipo Ia, mentre i diamanti colorati sintetici HPHT contengono singoli atomi di azoto (tipo Ib) o boro (tipo IIb), e i diamanti sintetici CVD non presentano simili impurità (tipo IIa o qualche Ib) (vedi figura 1).
Risultati
La fluorescenza è la luminescenza che si osserva per lo più come un fenomeno ottico nei diamanti in cui l’assorbimento molecolare di fotoni, quando esposti alla luce UV, provoca l’emissione di luce visibile (solitamente di colore blu nel 95% dei diamanti). La maggior parte dei diamanti naturali reagiscono più intensamente alle onde lunghe UV e solitamente più debolmente (per lo più emettendo radiazione di colore blu) a lunghezze d’onda più corte (vedi figura 2). Per contro, la maggioranza dei diamanti sintetici hanno una reazione più forte alla luce SW rispetto alla luce LW o non mostrano alcuna fluorescenza (vedi figura 2, centro e destra e figura 3).
Lampada UV – reazione di diversi tipi di diamanti sotto la luce UV di LW e SW:
Nessuna: un gruppo di 2 atomi di azoto, l’aggregato A (tipo IaA) tende ad estinguere la fluorescenza. I diamanti di tipo IIa (N non rilevabile) per la maggior parte non presentano fluorescenza, o un blu molto debole.
I colori della fluorescenza sono causati da centri comuni di luminescenza, più precisamente:
Blu: il centro N3 (ZPL a 415 nm, un gruppo di tre atomi di azoto associati ad una lacuna) nei diamanti di tipo IaAB naturali.
Verde: i centri H3 e H4 (a 503, 496 nm, lacune intrappolate in prossimità di aggregati A o B) nei diamanti di colore di tipo IaAB naturali/trattati.
Giallo: associato con gruppi di atomi di azoto o impurità di idrogeno nei diamanti di tipo IaAB naturali.
Giallo arancio: quando un singolo atomo di azoto sostituisce il carbonio nei diamanti di colore di tipo Ib naturali/trattati.
Arancio rossastro: centri NVo (a 575 nm) nei diamanti di colore di tipo Ib sintetici/trattati.
Rosa: centri NV- (ZPL a 637 nm, idem come sopra, carica negativa) nei diamanti di colore di tipo Ib naturali/trattati.
Rosso: causato di impurità di boro nei diamanti blu naturali di tipo IIb, in luce SW.
La maggior parte dei diamanti sintetici hanno una reazione più intensa alla luce SW che alla luce LW o non mostrano alcuna fluorescenza (vedi la figura 3).
La teoria della deformazione plastica e osservazione visuale di diamanti naturali e sintetici mediante polariscopio a filtri incrociati
Le ragioni della birifrangenza o ADR dei diamanti sono:
– Deformazione plastica, deformazione elastica in prossimità delle inclusioni, strie di crescita, limiti dei settori di crescita, dislocazioni, area di separazione tra diamante e substrato.
– Tutti questi motivi causano più di un indice di rifrazione in un diamante che possiamo osservare come un effetto chiamato “colori di interferenza” (maggiore è la differenza tra gli indici di rifrazione e più intensi appaiono i colori di interferenza, come nei diamanti tipo Ia).
Il polariscopio utilizza due filtri polarizzatori (un polarizzatore ed un analizzatore) orientati ad angolo retto tra loro (“posizione incrociata”), e il diamante da testare è posto tra i due filtri.
Quando un polariscopio portatile viene inserito sotto un microscopio, si possono analizzare anche diamanti piccoli e melèe mediante la presenza (che indica che il diamante è naturale) o l’assenza del pattern (diamanti identificati come sintetici HPHT o CVD di nuova generazione) (vedi figure 4). Diamanti sintetici CVD prodotti dalla Apollo mostrano una “struttura colonnare” sotto i filtri a polarizzazione incrociata, ma la nuova generazione di diamanti CVD (Gemesis) avrà un pattern molto debole o completamente assente.
Discussione
Nella pratica spesso non è possibile inviare tutti i diamanti, specialmente quelli sotto 0,50 ct ai laboratori per l’identificazione. L’utilizzo di una lampada UV e dei filtri a polarizzazione incrociata (soprattutto montati su un microscopio) si rivelano molto utili per l’identificazione di queste pietre come “sintetizzate in laboratorio”.
Ringraziamenti
L’autore desidera ringraziare D. Simic (AG&J, USA) e G. Spyromilos (IGL, Grecia) per l’illustrazione dei diamanti ai filtri polarizzatori incrociati.
Legenda
HPHT: High Pressure/High Temperature, alta pressione/alta temperatura – CVD: Chemical Vapour Deposition, deposizione chimica di vapore, UV: UltraViolet, ultravioletto – LW: Long Wave, onde lunghe – SW: Short Wave, onde corte – ADR: Anomalous Double Refraction, birifrangenza anomala – ZPL: Zero Phonon Line, linea zero-fonone.
Bibliografia
Deljanin B., Dr. Peretti A., Allesandri A., Åström M., Katrusha A., ‘Record Size Synthetic Diamond Grown’ – Contribution to Gemology, Jewellery News Asia and Rapaport,2015.
Deljanin B,. Peretti A., Herzog F., Bieri W., Alessandri M., Günther D., Frick D., Cleveland, E., Zaitsev A.M., ‘New Generation of Synthetic Diamonds Reaches the Market: Lab-grown Blue, Pink and Yellow CVD Diamonds’, Contribution to Gemmology, March 2014
Deljanin B., Hainschwang T., Fritsch E., Chalain J.P., Kanda H., Ponahic J., Simic D., Krzemnicki M., Akaishi M., e Linares R., 2004, Identification of CVD Gem-quality, Single Crystal Diamonds, as Grown and HPHT-treated, Abstract book – ICNDST- Tokyo, De Beers Diamond Conference.
Deljanin, B., e Simic, D. 2007: Laboratory-grown Diamonds, Guide to HPHT-grown and CVD-grown Diamonds, GHI.
Simic D., e Deljanin B., 2007, Identification of Fancy Color Laboratory-grown Diamonds Smaller than 0.09 ct, De Beers Diamond Conference.
Simic D., e Deljanin B., 2010, Identifying Diamond Types and Synthetic Diamonds with CPF (Cross Polarized Filters), booklet, D&S Gem. Service.
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A cura di Branko Deljanin*, pubblicato su Rivista Italiana di Gemmologia n. 0, Gennaio 2017.
*Canadian Gemological Laboratory, Vancouver, BC V6C 1T2, Canada
Analisi esaustive e molto utili come approfondimento.