Hình 1. Năm mẫu kim cương tổng hợp bằng phương pháp CVD được gắn trên các mẫu nhẫn kim loại được thiết kế khác nhau: viên ~5,00 ct hình trái tim màu cam (A), viên ~5,58 ct hình giọt nước màu xanh lam phớt lục (B), viên ~2,30 ct hình gối cách điệu màu lam phớt lục (C), viên ~1,65 ct kiểu emerald vuông màu vàng cam (D), và viên ~3,08 ct kiểu emerald màu xanh lục xám (E). Ảnh: Jian Xin (Jae) Liao.

Kim cương tổng hợp đã trở thành một phân khúc lớn trong thị trường trang sức. Một bộ phận người tiêu dùng bị cuốn hút bởi sự sẵn có của nó cùng màu sắc sống động và dải kích thước đa dạng. Phòng giám định của GIA tại New York đã nhận một lô gồm 5 chiếc nhẫn kim gắn kim cương tổng hợp CVD. Những mẫu này đại diện cho sự đa dạng của màu sắc cũng như kích thước kim cương được tổng hợp bằng phương pháp CVD. Kim cương CVD thường được xử lý sau khi tổng hợp để tăng cường độ tinh khiết và màu sắc của nó. Những phương pháp xử lý sau tổng hợp như nhiệt độ cao, áp suất cao (HPHT), chiếu xạ, và xử lý nhiệt thường cần thiết để đạt được màu sắc mong muốn. Xử lý ở nhiệt độ cao cũng có thể loại bỏ được các mô hình sinh trưởng tổng hợp để tăng cường độ tinh khiết. Các nhà ngọc học xác định các phương pháp xử lý dựa trên những dấu hiệu rất nhỏ qua một vài phương pháp, đặc biệt là phân tích dữ liệu phổ.

Hình 2. Bốn trong năm mẫu kim cương CVD được chỉ ra với khuyết tật GR1. Các phổ được sắp xếp thứ tự theo trục dọc để hiển thị rõ ràng hơn.

Phổ hấp thụ hồng ngoại cho thấy không có phổ hấp thụ liên quan đến ni tơ và bo, giúp phân loại đây là kim cương tổng hợp CVD kiểu IIa. Phổ hấp thụ nhìn thấy/ gần dải hồng ngoại, thu được ở nhiệt độ phòng bình thường cho thấy dải hấp thụ GR1 ở cả 5 mẫu (hình 2). Phổ quang hóa cho thấy một dải phát xạ GR1 và cặp đỉnh đôi của khuyết tật ô trống silicon tại 736,6 và 736,9 nm trong các mẫu B–E. Cặp đỉnh đôi SiV– này thường là dấu hiệu của kim cương tổng hợp bằng phương pháp CVD, vì rất hiếm gặp trong kim cương tự nhiên hoặc kim cương tổng hợp bằng phương pháp HPHT. Sự hiện diện của SiV– xác nhận quá trình tăng trưởng CVD nhưng không góp phần tạo màu cho các viên kim cương này. Khuyết tật GR1 trong các viên kim cương CVD này là bằng chứng của quá trình xử lý sau khi hình thành, bao gồm chiếu xạ, gây thay đổi màu nền của viên đá.

Dữ liệu cho thấy các mẫu đã trải qua nhiều phương pháp xử lý khác nhau, bao gồm xử lý nhiệt HPHT, chiếu xạ và có thể cả xử lý nhiệt sau chiếu xạ. Dựa trên dữ liệu phổ, mẫu A cho thấy dấu hiệu xử lý HPHT (thể hiện qua việc không có đỉnh 468 nm), cùng với chiếu xạ và xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp để tạo ra màu cam. Màu xanh lam phớt lục của các mẫu B và C được tạo ra bằng phương pháp chiếu xạ và có thể kết hợp với xử lý nhiệt. Cả hai mẫu này đều có hấp thụ mạnh từ tâm GR1 và một đỉnh yếu tại 666,5 nm, mà có thể bị loại bỏ khi xử lý ở nhiệt độ từ 420° đến 540°C (xem A.T. Collins, “Spectroscopy of defects and transition metals in diamond,” Diamond and Related Materials, Tập 9, số 3–6, năm 2000, trang 417–423). Mẫu D nhiều khả năng đã trải qua chiếu xạ và sau đó xử lý ở nhiệt độ thấp để tạo màu vàng cam. Màu xanh lục xám của mẫu E nhiều khả năng là kết quả của xử lý HPHT kết hợp chiếu xạ và sau đó xử lý nhiệt. Chúng tôi cho rằng nhiệt độ xử lý trong trường hợp này là thấp đến trung bình, vì màu của mẫu E nhạt hơn.

Phân tích ngọc học và phân tích phổ cho thấy cả năm mẫu đều là kim cương tổng hợp bằng phương pháp CVD, kiểu IIa, đã được xử lý sau khi tổng hợp để đạt được những gam màu rõ ràng để có thể gọi là “fancy”. Thị trường kim cương tổng hợp đang tiếp tục phát triển và được thúc đẩy bởi nhu cầu của người tiêu dùng đối với những lựa chọn kinh tế hơn để thay thế kim cương tự nhiên.

Nguồn: https://www.gia.edu/gems-gemology/summer-2024-lab-notes-cvd-laboratory-grown-diamond-rings