La “IV Conferenza Nazionale Diamante e Gemme di Colore: identificazione, tracciabilità e aspetti etici” si è svolta a Ferrara giovedì 7 e venerdì 8 luglio 2022 al palazzo Tassoni Estense. Come già accaduto nell’edizione di Bari del 2021, IGR ha promosso l’evento, che ha fatto registrare un’apprezzabile affluenza, contribuendo come Media Partner alla sua diffusione, anche a livello internazionale.
Peter Tollan (Gübelin Gem Lab Ltd.) ha condotto l’audience in un viaggio virtuale nel laboratorio dell’azienda, nata nel lontano 1923 e operativa oggi in tre sedi, Lucerna (sede centrale), New York e Hong Kong. La strumentazione relativamente semplice basata su tecniche cristallografiche si è evoluta con l’aggiunta di tecniche geochimiche più sofisticate che rispondono meglio alla sfida più attuale, la determinazione dell’origine geografica. Un laboratorio moderno si differenzia da un centro di ricerca anche per la velocità delle prestazioni (da 2 a 8 giorni di lavoro), un’adeguata redditività che permetta i reinvestimenti e la tecnologia non distruttiva che deve essere efficiente e tale da essere duplicata.
Tre sono i pilastri strumentali: FTIR, fluorescenza XRF, spettroscopia ultravioletta UV-Vis, spesso in combinazione. Oltre questi vengono in soccorso la LA-ICP-MS e la spettroscopia Raman e in fotoluminescenza.
La FTIR (spettroscopia infrarossa a trasformata di Furier) rileva l’eventuale riscaldamento attraverso difetti dell’idrogeno, le inclusioni diagnostiche di minerali e i riempimenti negli smeraldi. La spettroscopia ultravioletta/visibile UV-Vis, interagendo con gli elementi cromofori nel reticolo cristallino, genera bande di assorbimento caratteristiche e discrimina ad esempio la Paraiba da altre tormaline di simile colore, gli spinelli blu con cobalto da quelli senza, gli zaffiri basaltici da quelli metamorfici.
La fluorescenza ai raggi X, attraverso radiazioni ionizzate, determina cambi nella struttura orbitale degli atomi all’interno del reticolo cristallino provocando il rilascio di raggi X fluorescenti specifici per singoli elementi. Tale tecnica può individuare il trattamento dei rubini rilevando il piombo ed è utile per la determinazione dell’origine, un compito che impone, nel caso l’XRF non basti, uno step successivo.
L’individuazione della provenienza è infatti sempre più centrale nel lavoro del laboratorio: l’incremento di valore di uno zaffiro Kashmir di 19,88 carati, venduto a 4 milioni di dollari, quintuplica la quotazione che avrebbe una gemma con caratteristiche simili ma proveniente dal Madagascar.
L’individuazione della provenienza viene dunque ulteriormente perseguita attraverso la LA-ICP-MS, ablazione laser-plasma accoppiato induttivamente-spettrometria di massa (Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry).
Il laboratorio ha acquisito la prima tecnologia di tale applicazione, divenuta oggi indispensabile per tutti i grandi centri d’analisi, nel 2006. Attraverso un laser a eccimeri (arF) pulsati, focalizzato su abrasioni effettuate sulle cinture, un piccolo quantitativo di campione di materiale ablato viene trasportato al plasma Ar in gas vettore He. La ionizzazione del materiale da parte del plasma permette la separazione e la rivelazione degli ioni ed il riconoscimento degli elementi in traccia in base al rapporto massa/carica.
La tecnica, che richiede l’abrasione di appena 0,000002 carati, è più efficace delle altre (XRF) in quanto ha limiti di rilevazione più bassi, legge più elementi diagnostici, particolarmente quelli leggeri come il magnesio (che può discriminare ad esempio gli zaffiri del Madagascar da quelli thailandesi o cambogiani) ed il litio presente negli smeraldi e permette di paragonare i risultati alla library. La LA-ICP-MS è l’unica tecnica in grado di individuare i corindoni con diffusione di berillio ed è inoltre utile per la datazione delle inclusioni di zirconi.
La spettrometria Raman usa un laser ad alta intensità che eccita legami omo-nucleari con conseguente diffusione Raman della luce incidente e uno spostamento (Raman-shift) della lunghezza d’onda legato all’energia vibrazionale della molecola. Nella spettroscopia a luminescenza un laser ad alta intensità provoca l’eccitazione e il successivo rilassamento degli elettroni con conseguente emissione caratteristica di luce. Attraverso la spettrometria Raman si può velocemente individuare specie e varietà (ad esempio la tsavorite) o il trattamento per riscaldamento degli spinelli (il picco del non riscaldato è più aguzzo).
Nel breve termine si sta prefigurando l’uso di nuove tecnologie, basate sulla raccolta di dati isotopici, che però presentano controindicazioni per gli elevati costi e l’ingombro: la splitstream LA-ICP-MS, e la SIMS (Secondary Ionisation Mass Spectroscopy). Il futuro risiede essenzialmente nello sviluppo dell’intelligenza artificiale (AI) applicata alle gemme, progetto al quale Gübelin sta già lavorando in collaborazione con il CESM e che consiste nella creazione di algoritmi per l’identificazione basati sull’incrocio di dati (FTIR, UV-Vis, XRF, LA-ICP-MS) per ciascuna gemma d’origine accertata.
Articolo di Paolo Minieri e Stefania Coppola, pubblicato su IGR – Rivista Italiana di Gemmologia nr. 15 – Autunno 2022
