研究

GIA 钻石研究

为什么钻石是“宝石之王”？

从皇冠到订婚戒指，钻石始终是众多人生庆典与历史里程碑的核心元素。人们将其与传奇和民间故事联系在一起。钻石保持着每克拉价格的最高纪录，常驻宝石和珠宝世界的巅峰。

它位居硬度等级的顶点，高达 10 级。此外，钻石还具有所有陆源材料中最高的导热性和最高的摩尔密度，以及高耐酸性、耐腐蚀性和耐辐射性。这种非凡的物理特性组合不仅使其成为适合日常佩戴的珠宝理想之选（往往能传承多代人），更推动了钻石在工业与技术领域的广泛应用。过去 20 年间，钻石的卓越潜力更催生了实验室培育宝石级钻石的快速发展。

Diamond’s remarkable potential has spurred the rapid evolution of laboratory-grown gem-quality diamonds in the last 20 years.

天然钻石开采

除了作为宝石的价值之外，钻石作为探究地球深处隐秘过程的科学窗口具有重大科研价值。凭借鉴定所庞大的钻石检测量，GIA 拥有得天独厚的优势，能以其他研究机构无法企及的方式观察并研究钻石。钻石是人类能在地表观察到的最深衍生物质，其形成深度多在 150–200 千米之间。对稀有样本包裹体的分析表明，某些大型顶级宝石级钻石属于特殊类别 — 称为超深层钻石，形成于深度更高，达到 600 千米甚至更深的区域。钻石的形成跨越了地质年代的漫长跨度，最早可追溯至 35 亿年前，这意味着这些相对微小的晶体承载着地球在时间和空间维度上的惊人记录。

文章

网络研讨会

Diamonds are effective messengers as they preserve and transport inclusions from the deep Earth and thus reveal much about our planet that would be otherwise inaccessible

颜色成因与光学特性

GIA 拥有独特机遇，能够检验一些最稀有的彩色钻石。虽然“经典”钻石可能呈无色，但天然钻石几乎能出现所有颜色。它是少数几种无论颜色饱和还是完全无色都具有高价值的宝石之一。不过，钻石最常见的色彩是呈黄色与呈褐色。颜色与微量原子级晶格不规则性和杂质有关 — 科学术语称为“缺陷”或“光学中心”。影响钻石颜色的光学中心至关重要，因为理解其形成机理是可靠区分天然色与处理色态的科学基础。GIA 曾发布开创性系列文章，深入探讨呈现各种颜色的钻石的颜色成因与统计数据。

Colored Diamonds

文章

网络研讨会

实验室培育钻石

自 1950 年代首次成功培育以来，实验室培育钻石已深刻改变了钻石行业格局。宝石级实验室培育钻石可通过 HPHT（高温高压）或 CVD（化学气相沉积法）法生成。无论是检验送交鉴定报告的实验室培育钻石、在新泽西研究机构培育 CVD 钻石，还是通过处理来改变这些材料，GIA 始终走在实验室培育钻石特征化和鉴定技术的最前沿。

文章

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鉴定报告 – 相关特征

GIA 首创了国际通用的 4C 钻石分级体系。在证书所列的质量要素中，GIA 持续开展关于颜色与切工各个维度的研究，同时进行长波荧光观测。

先进仪器化技术

肉眼观察下，某些钻石可能难以区分。GIA 采用各种先进光谱与成像技术，评估所有钻石中原子级晶格不规则性的存在与否、相对浓度及分布特征。这些特征被称为光学中心，为钻石鉴定提供线索。以下是部分主要仪器的简要说明。

点击此处，了解有关我们先进研究仪器的更多信息。

光致发光 (PL) 光谱仪与映射

PL 光谱仪是宝石实验室先进检测的重要工具，其灵敏度可检测至十亿分率 (ppb) 级别的光学中心浓度。通过激光激发钻石内部缺陷的特征性发光（光发射）。使用的激光波长覆盖 UV 到近 IR 范围。通常钻石样本会被冷却至液氮温度 (-196^oC)。通过采集数据时移动样品，可将数千条光谱数据编译拼接，从而生成缺陷分布图谱。

PL with Laser

可见光和红外吸收光谱

当光线穿透宝石时，部分会被钻石中的光学中心吸收。可见光波长范围内的吸收可产生颜色，而红外 (IR) 波段的吸收不可见。通过精密分析吸收光谱，可揭示钻石颜色的成因，并显示常见元素杂质（如氮与硼）的存在情况。IR 吸收光谱是钻石类型分类系统的基础。

深紫外荧光成像技术

该仪器采用超短波 (<230 nm) 紫外线辐射，相较于宝石学常规工作中用于荧光观测的紫外线，其波长更短、能量更高。钻石对深紫外光具有强烈吸收性，会导致样品表面附近的缺陷发出荧光，从而提供其分布的详细信息并揭示钻石的生长模式。此外，几乎所有钻石在深紫外光下都会显示可观测荧光，包括那些在鉴定报告上描述为“紫外荧光：无”的样本（基于 365 nm 长波紫外线激发）。

Diamond View

多种宝石学方法有助于钻石鉴定。尽管这些方法通常无法单独作为诊断依据，但对日常分析钻石的宝石学家而言仍是重要工具。

筛选与宝石学仪器

GIA 长期致力于研发创新仪器与宝石学工具以辅助钻石鉴定，服务对象涵盖内部团队与外部用户。了解更多行业可用仪器，请访问 https://www.gia.edu/instruments。

显微照像术

显微照像术（又称为显微摄影技术）让宝石学家与科学家能捕捉样品特征的高倍率（最高 1000 倍）数字图像，例如天然或实验室培育钻石形成过程中产生的特征表面纹理或内部包裹体。通过暗场、明场与偏振光等不同照明条件可强化特征显示。这些照片记录能提供与样品来源相关的大量信息。

Left image: Sapphires, one of the rarest inclusions encountered in diamond, suggest an eclogitic origin. Field of view 0.99 mm. Right image: Brown stains were observed next to a green one at a trigon on a rough diamond.

荧光

宝石学家常关注钻石在长波 (365 nm) 或短波 (265 nm) 紫外线下的荧光反应。GIA 鉴定报告亦会注明长波荧光观测结果（颜色与强度）。荧光特性还有助于区分天然钻石与实验室培育钻石。HPHT 与 CVD 培育钻石通常对短波紫外线的荧光反应强于长波；反之，天然钻石对长波紫外线的荧光反应强于短波。此外，HPHT 培育钻石常显示持续磷光现象——即紫外线照射后发出的光。

GIA iD100^®

基于数十年对天然与实验室培育钻石的研究，GIA 开发出便于行业与公众使用的简易筛查设备，可准确识别天然钻石，并对疑似实验室培育、经处理或仿品钻石转介进行进一步检测。GIA iD100^® 是一款精确的筛查设备，可在紫外线照射下自动采集和分析钻石的发光特性。若检测到天然特征，样品将在数秒内通过验证。否则将提示进一步检测，表明样品可能为实验室培育钻石或钻石仿品。使用者仅需按键操作即可确认钻石是否为天然。该设备主要用于分析无色和近无色钻石，现已新增粉红、绿、褐及蓝色钻石的附加检测功能。如需了解有关 GIA iD100^® 的更多信息，请访问 https://discover.gia.edu/id100。 https://youtu.be/sKmMSvdd69w