Kim cương tổng hợp CVD với độ lớn kỷ lục vừa mới được ghi nhận

Danh mục nội dung

Hình 1. Viên kim cương tổng hợp CVD với kích thước kỷ lục – nặng 16,41 ct với màu G và độ tinh khiết VVS2 đã được Công ty TNHH Công nghệ Shanghai Zhengshi tổng hợp. Đây là một viên kim cương đã hoàn chỉnh, không qua xử lý sau tổng hợp để cải thiện màu sắc, kể cả trước hoặc sau khi chế tác. Ảnh: Towfiq Ahmed.

Công nghệ tổng hợp kim cương đơn tinh thể đã tiến bộ vượt bậc trong hai thập kỷ qua, đối với cả phương pháp cao áp cao nhiệt (HPHT) và phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD). Ngoài nhiều ứng dụng khác, kim cương tổng hợp đã trở thành một phân khúc ngày càng mở rộng của ngành công nghiệp trang sức. Kỷ lục về độ lớn và chất lượng thường xuyên bị phá vỡ. Trong bài viết này, phòng thí nghiệm của GIA tại New York thông báo về một kỷ lục mới của kim cương tổng hợp CVD.

Viên kim cương chế tác kiểu công chúa này do Công ty TNHH Công nghệ Zhengshi Thượng Hải tổng hợp (hình 1; số chứng thư của GIA là 2225246686) nặng 16,41 ct và có kích thước 13,97 × 13,87 × 9,56 mm, với màu G và độ tinh khiết VVS2. Các dấu hiệu sinh trưởng dạng  vân hạt biểu thị rất rõ khắp viên đá đã tạo ra hình ảnh “gợn sóng” của nó. Ngoài ra, một vài bao thể dạng chấm kim cũng có mặt. Phổ hấp thụ trong vùng hồng ngoại chỉ ra rằng đây là một viên kim cương kiểu IIa điển hình. Ngoại trừ sự hấp thụ phổ từ chính viên kim cương, không có bất kì sự hấp thụ nào khác liên quan đến các khuyết tật được phát hiện trong vùng này. Phổ phát quang thu thập ở nhiệt độ của nitơ lỏng với nguồn laser kích thích có bước sóng 514 nm (hình 2, bên trái) cho thấy sự phát xạ từ các tâm NV với các vạch zero-phonon (ZPL) ở 575,0 nm và 637,0 nm với cường độ vừa phải. Sự phát xạ rõ từ SiV tại bước sóng 736,6 và 736,9 nm đã được phát hiện. Phát xạ yếu ở bước sóng 596 và 597 nm, đặc trưng cho kim cương CVD và cũng không bền vững ở nhiệt độ cao, đã được ghi lại chồng lên các dải bên của tâm NV0. Phổ phát quang với nguồn kích thích laser 457 nm (hình 2, bên phải) phát hiện phát xạ yếu ở 503,5 nm (3H) và 467,6 nm. Tương tự như sự phát xạ ở 596 và 597 nm, tâm 467,6 nm là đặc trưng của CVD và phải được ủ ở nhiệt độ rất cao. Không có phát xạ nào từ khuyết tật H3 được quan sát thấy. Tất cả các đặc điểm quang phổ này xác nhận đây là viên kim cương CVD không qua xử lý để cải thiện màu sắc sau khi nuôi.

Hình 2. Bên trái: Phổ phát quang với laser kích thích 514 nm dưới nhiệt độ nitơ lỏng chỉ ra những đặc điểm điển hình của kim cương CVD. Bên phải: Trong phổ phát quang với laser kích thích 457 nm dưới nhiệt độ nitơ lỏng ghi nhận sự phát xạ yếu từ khuyết tật 3H và từ tâm 467,6 nm.

Hình ảnh phát quang thu được dưới sự kích thích của tia cực tím sóng ngắn mạnh cho thấy viên kim cương phát huỳnh quang màu đỏ cam mạnh với các vùng màu lơ dạng dải (hình 3). Các “sọc” màu lơ này gần như vuông góc với mặt bàn và kéo dài gần như liên tục tới phần đáy và tim đáy. Đặc điểm này phù hợp với cả sự sai lệch mạng tinh thể mạnh quan sát được dưới kính hiển vi với các phân cực vuông góc (hình 4) và cấu trúc gân hạt có thể quan sát được của nó. Có đến bảy bước sinh trưởng đã được phát hiện trong hình ảnh phát quang và phát quang cathod (hình 5), với mỗi lớp có độ dày tương tự nhau. Viên kim cương chế tác theo kiểu công chúa này đã được mài giác với mặt bàn song song với các lớp này để giữ trọng lượng tối đa, trong khi vẫn giữ được độ cân đối và độ đối xứng hoàn hảo.

Hình 3. Hình ảnh phát quang dưới tia cực tím sóng ngắn mạnh cho thấy phát huỳnh quang màu đỏ cam điển hình của viên kim cương tổng hợp CVD với các “dải” màu lơ không đều. Có đến bảy lớp sinh trưởng được phát hiện. Ảnh: Stephanie Persaud.

Hình 4. Viên kim cương CVD lớn này cho thấy sự sai lệch mạng rất rõ dưới ánh sáng phân cực vuông góc, nguyên nhân chính gây ra hình ảnh gợn sóng của nó. Ảnh: Stephanie Persaud.

Hình 5. Hình ảnh phát quang cathod cũng chỉ ra bảy bước sinh trưởng. Các đốm màu tối trong hình ảnh này có liên quan đến sự sai lệch mạng tinh thể. Ảnh: Elina Myagkaya.

Đối với kim cương tổng hợp CVD, viên kim cương nặng 16,41 ct này đã phá vỡ kỷ lục trước đó được giữ bởi một viên kim cương 14,60 ct (chế tác kiểu emerald, màu F, độ tinh khiết VS2) được tổng hợp tại Ấn Độ, vượt qua kỷ lục trước đó là 12,75 ct (hình tròn tiêu chuẩn, màu F, độ tinh khiết VVS2), cả hai đều được cấp chứng thư vào năm ngoái (“IGI chứng nhận một viên kim cương được tổng hợp nặng 14,60 ct giữ kỷ lục thế giới,” theo IGI GemBlog, số ra ngày 31 tháng 8 năm 2021). Để so sánh, viên kim cương lớn nhất tổng hợp theo phương pháp HPHT, không màu hoặc gần như không màu, là viên nặng 15,32 ct (chế tác hình gối, màu H, độ tinh khiết I1), được GIA giám định năm 2018. Cho đến nay, viên kim cương tổng hợp lớn nhất được GIA kiểm định là một viên kim cương màu chế tác hình gối nặng 20,23 ct (màu cam phớt vàng, độ tinh khiết VS2) được tổng hợp bằng phương pháp HPHT vào năm 2019. GIA sẽ tiếp tục theo dõi sự phát triển của công nghệ tổng hợp kim cương để đảm bảo rằng tất cả đều được xác định chính xác.

Theo Wuyi Wang, cùng các cộng sự Stephanie Persaud, và Elina Myagkaya nghiên cứu tại GIA, New York.

27/1/2022

 

Đăng ký khóa học
Đăng ký khóa học
Đăng ký khoá học