Mầu của saphir vàng tự nhiên được tạo ra bởi một hoặc là sự kết hợp của hai tác nhân gây mầu khác nhau, Fe3+ và tâm mầu dạng lỗ bẫy trống-Fe3+ (h•-Fe3+)mầu. Tác nhân Fe3+ thường được tìm thấy trong saphir liên quan (nằm trong) basalt, trong khi tác nhân h•-Fe3+ xuất hiện trong saphir vàng, là loại saphir nguồn gốc biến chất chứa ít sắt (1).
Trong bài trình bày này, mục tiêu của chúng tôi là:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình nung nhiệt đối với saphir vàng tự nhiên với các tác nhân gây mầu khác nhau.
- Nghiên cứu nguyên nhân của sự cải thiện mầu trong saphir vàng được tạo ra bởi chiếu xạ.
Tất cả các mẫu nghiên cứu đều được chế tạo thành các tấm quang học với một cửa sổ được đánh bóng vuông góc với trục c của tinh thể. Đối với các thí nghiệm nung nhiệt, chúng tôi đã nghiên cứu 15 mẫu từ Sri Lanka, Madagascar và Australia. Các mẫu được nung ở những nhiệt độ khác nhau từ 500°C đến 1550°C trong thời gian cố định là 6 giờ trong không khí. Biểu hiện của mầu sắc và dữ liệu quang phổ được kiểm tra trước và sau mỗi bước xử lý nhiệt. Phổ FTIR, UV-Vis-NIR và phân tích hóa học bằng LA-ICP-MS được thu thập tại cùng một khu vực. Hiệu ứng nung nhiệt được thể hiện trong bảng 1.
Tác nhân tạo mầu |
Trước khi gia nhiệt |
Sau khi gia nhiệt |
Chỉ có h•-Fe3+ |
• mầu vàng nhạt (rất nhạt) • cường độ từ trung bình đến mạnh ở 3161 cm-1 • hấp thụ của h•-Fe3+ |
• Mầu vàng đậm hơn ở 900˚C trở lên • Hấp thụ ở 3161 cm-1 giảm xuống và có thể chuyển thành loạt 3000 cm-1 • Tăng hấp thụ h•-Fe3+ |
Chỉ có Fe3+ |
• Vàng • có thể hiển thị loạt 3000 cm-1: • Chỉ có hấp thụ của Fe3+. |
• Không có sự thay đổi về vẻ bề ngoài • Loạt 3000 cm-1 biến mất • Không có thay đổi trong phổ UV |
Fe3++h•-Fe3+ |
• vàng nhạt đến trung bình • hấp thụ 3161 cm-1 yếu đến trung bình • hấp thụ Fe3++ h•-Fe3+ |
• Mầu vàng đậm hơn, có thể ở các vùng không dự kiến trước •Giảm hấp thụ ở 3161 cm-1. •Tăng cường độ hấp thụ của h•-Fe3+. |
Bảng 1: Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến saphir vàng với các chất tạo mầu khác nhau
Chiếu xạ là một phương pháp xử lý khác để tạo ra mầu vàng trong corindon. Trong nghiên cứu sơ bộ của chúng tôi, 3 mẫu vật đã được lựa chọn từ Sri Lanka, Myanmar và Australia. Các mẫu được chiếu xạ gamma (Co-60) với liều lượng 50 và 500 kGy. Biểu hiện của mầu sắc và dữ liệu quang phổ được kiểm tra trước và sau mỗi bước chiếu xạ. Kết quả cho thấy mầu vàng đậm được hình thành sau khi chiếu xạ.
(Hình 1) Phổ FTIR không cho thấy sự hình thành hay mất đi của các đặc trưng FTIR thường thấy trong corindon sau khi chiếu xạ, trong khi phổ UV-Vis-NIR lại cho thấy đặc điểm của lỗ trống bị bẫy rõ ràng sau khi chiếu xạ
(Hình 2). Trong nghiên cứu của chúng tôi, saphir có mầu do h•-Fe3+ có thể tạo ra mầu vàng trong corindon hoặc bằng cách nung nhiệt trong không khí hoặc bằng chiếu xạ. Ngược lại, saphir có mầu chỉ do Fe3+ sẽ không ảnh hưởng đến mầu sắc trong điều kiện thực nghiệm.
Hình 1: Ảnh chụp có hiệu chỉnh mầu của mẫu saphir từ Sri Lanka trước và sau khi chiếu xạ gamma. Chiều dài đường đi/độ dày: 1,404 mm.
Hình 2. So sánh phổ UV-Vis-NIR phân cực trước và sau khi chiếu xạ gamma với liều chiếu gamma là 50 và 500 kGy. Phổ hiệu cho thấy sự tăng đáng kể của lỗ trống bị bẫy.
Tác giả:
Atikarnsakul, W.Soonthorntantikul, S. Saeseaw
Viện Đá quý Hoa Kỳ, 944 đường Rama IV, Wangmai, Pathumwan, Bangkok 10330
Tài liệu tham khảo
Atikarnsakul U., Emmett J. L. 2021. Tác động của xử lý nhiệt đối với đặc điểm 3161 cm-1 trong đá sapphire vàng biến chất ít sắt. Gems & Gemology, 57(3), 283-288.
Nguồn: IGC2023 Trang 130 – 131
