Nguyên nhân phổ biến nhất tạo ra màu xanh lam trong kim cương là sự tham gia của nguyên tử boron vào cấu trúc mạng tinh thể của kim cương (kiểu IIb), như viên Cullinan Blue vừa được đấu giá gần đây (Lab Notes mùa Hè 2022, trang 216-217). Các nguyên nhân khác tạo ra màu xanh lam trong kim cương bao gồm sự hấp thụ liên quan đến hydro (C.H. van der Bogert và cộng sự, “Kim cương giàu hydro với màu từ xám đến xanh lam đến tím từ mỏ Argyle, Úc,” G&G mùa Xuân 2009, trang 20–37) và quá trình chiếu xạ, tự nhiên hoặc nhân tạo. Chiếu xạ nhân tạo bằng chùm electron là một phương pháp xử lý kim cương phổ biến (Lab Notes mùa Đông 2020, trang 517–518).

Hình 1. Viên kim cương nặng 2,20 ct  có màu lam xám nhạt. Ảnh: Jian Xin (Jae) Liao.

Gần đây, phòng thí nghiệm New York đã tiếp nhận một viên kim cương nặng 2,20 ct màu lam xám nhạt cho dịch vụ phân cấp chất lượng kim cương màu (hình 1). So với viên Cullinan Blue, được phân loại là Fancy Vivid Blue theo thang phân cấp chất lượng màu sắc của GIA, viên kim cương này thuộc kiểu IIa (tức không chứa boron) (hình 2). Ngoài việc không có tạp chất liên quan đến boron, viên kim cương này cũng không có tạp chất liên quan đến hydro (được quan sát qua phổ tử ngoại/ánh sáng khả kiến/cận hồng ngoại trong hình 3) (Van der Bogert và cộng sự, 2009) hoặc bất kỳ tâm màu GR1 nào. Điều này giúp loại bỏ các nguyên nhân chính gây ra màu xanh lam trong kim cương. Thay vào đó, sự hấp thụ tia UV của viên kim cương 2,20 ct này tương tự như đặc điểm của một viên kim cương màu vàng kiểu Ib (chứa nguyên tử nitơ độc lập) (hình 3).

Hình 2. Phổ hồng ngoại mức trung của kim cương kiểu IIb so với viên kim cương được gửi đến giám định thuộc kiểu IIa không có đặc điểm liên quan đến boron hoặc hydro. Các phổ được thể hiện ở mặt cắt dọc cho mục đích dễ quan sát

Hình 3. Phổ UV-Vis-NIR của viên kim cương 2,20 ct được so sánh với một đường phổ UV-Vis-NIR điển hình có sự hấp thụ của hydro (đáng chú ý ở khoảng ~545 nm) và các dải rộng ở khoảng ~700–800 nm, gây ra các màu tím đến xanh lam giá trị cao. Ảnh trang sức được lồng ghép ở góc hình minh họa các màu sắc điển hình liên quan đến phổ hấp thụ này. Đường phổ màu đỏ cũng không phù hợp với sự hấp thụ của kim cương kiểu IIb. Với mức năng lượng tăng nhẹ, đường phổ được dự đoán theo mũi tên màu vàng trên hình. Ảnh: Robert Weldon.

Viên kim cương này chứa nhiều bao thể trong đó có các bao thể mịn dạng mây khiến cho nó có vẻ ngoài đục (hình 4). Đôi khi mây liên quan đến hydro thường gây ra màu xám, nâu, đen hoặc thậm chí là trắng trong kim cương tự nhiên (S. Eaton-Magaña và cộng sự, “Kim cương tự nhiên màu trắng Fancy và đen Fancy: Khi màu sắc và độ trong hội tụ,” G&G Mùa Thu 2019, trang 320-337). Trong trường hợp này, các bao thể mây vi mô gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng Rayleigh, tạo ra màu xanh lam mong muốn thay vì màu vàng như dự đoán từ sự tăng nhẹ trong hấp thụ từ năng lượng thấp đến cao hơn. Dựa trên các bao thể mây này, viên kim cương được phân cấp màu là Lam phớt xám nhạt, nguồn gốc màu sắc: tự nhiên và độ tinh khiết I3 (cấp độ tinh khiết thấp nhất của kim cương).

Hình 4. Các bao thể mây mịn tạo ra màu xanh lam tự nhiên của viên kim cương kiểu IIa được quan sát dưới kính hiển vi ở chế độ trường tối. Ảnh: Paul Johnson

Nguồn: https://www.gia.edu/gems-gemology/spring-2024-lab-notes-cloud-inclusions-causing-blue-color-in-diamond