花式黑色 NPD 人造合成钻石

Paul Johnson（保罗·约翰逊） 和 Kyaw Soe Moe（觉梭萌）

二月 24, 2014

图片 - 黑色159262 636x358
图 1. 这颗 0.9 克拉马眼形钻石被证明是一种合成的纳米多晶钻石 (NPD)，这是第一颗经由宝石鉴定监测的同类钻石。 摄影：GIA的Jian Xin (Jae) Liao（廖建鑫）版权所有。
正如《宝石与宝石学》先前报道，纳米多晶钻石 (NPD) 生长技术是合成钻石领域最引人注目的新发展之一 （见 EA Skalwold发布在《宝石与宝石学》2012 年夏季刊第 128–131 页的“纳米多晶钻石球：宝石学家的视角”文章）。 球体的材料完全透明，可与天然钻石媲美，并且比天然钻石或合成钻石更加坚硬。 一旦这些 NPD 商品，尤其是高品质的透明样品，进入消费市场，可能为天然钻石行业带来严峻挑战 （EA Skalwold 等人发布在《宝石与宝石学》2012 年秋季刊第 188-192 页的“合成纳米多晶体钻石宝石的特征”文章）。

近日，纽约实验室测试了一颗体积小巧的马眼形切工钻石，意在鉴定其成分与颜色成因。 乍看之下，0.9 克拉的半透明标本（图 1）与提交至鉴定所鉴定成分与颜色成因的典型黑色钻石十分类似；消费者必须谨慎区分此类宝石与合成碳硅石。 但是，这颗马眼形钻石的性质非同寻常，与 Skalwold 报道的 NPD 合成钻石以及之前测试的样本具有惊人的类似。 先前研究的样本十分透明，色彩介于黄色到褐色之间。 

IMG - 彩黑 159261 636x509
图2。 带大量内含物的合成钻石显微镜下照片，如图所示，该钻石含有大量石墨内含物以及呈暗色的黄色母岩。 显微照片由GIA的Paul Johnson（保罗·约翰逊）提供，视野范围（顺时针方向）：1.5 毫米、3.1 毫米、1.5 毫米和 4.1 毫米。
这颗未知钻石不同于天然钻石，含有大量石墨晶体内含物。 包裹内含物的母岩呈现阴暗的偏黄颜色（图 2）。 我们采用漫反射获得了与上述文章中报告的 NPD 合成钻石非常类似的中红外吸收光谱。 我们观察到的所鉴定钻石的吸收峰大约为 2000 cm–1，并在一个声子区域观察到了吸收，这可能是由于氮杂质。 我们还观察到了 3727 和 3611 cm–1 的吸收峰，这与先前测试的 NPD 样本（图3）类似。 Raman（拉曼）光谱是鉴定宝石级钻石的最常见也是最行之有效的方法。 由于纳米大小的晶体汇聚成了样本，使用可见光镭射激发难以在 NPD 中检测到Raman（拉曼）位移。 在这个样本中观察到了同样的特性。

IMG - 彩黑 NPD 光谱 636x358
图 3。 0.9 克拉马眼形切工合成 NPD（红色）的中红外光谱显示的吸收峰约为 3727 和 3611 cm-1，在之前的其他 NPD 样本中有同样的发现。 Skalwold 等人在 2012 年提供的中红外光谱 （蓝色）用于对比。
使用 DiamondView 等仪器进一步分析发现了荧光图案和结构，同样，这也非常类似于先前的 NPD 样本（图 4）。 Raman（拉曼）分析显示了样本的宽带约为 1350 cm–1，弱带约为 1580 cm–1；这些分别被指定为 D 带和 G 带，（S. Odake 等人发布在《钻石及相关材料》2009 年第 18 卷第 877–880 页的“纳米多晶体钻石的脉冲激光处理：与单晶钻石的比较研究“文章）。 据 Odake 报道，在温度为 2600K、压力为 15 GPa 的环境下，NPD 样品中的两种波段从高纯度石墨开始增长；两者均由纳米晶石墨或无定形碳引起。 Odake 的样本显示了相同强度的 G 带和 D 带，我们的样本则表现出了强烈的 D 带和较弱的 G 带。 我们在许多不同的地点测量了Raman（拉曼）光谱，但从未观察到钻石的 1332 cm–1 Raman（拉曼）带，Odake 报告了同样的结果。 这表明sp2的键合的碳原子可以取代sp3键合的碳原子的确存在。

IMG - 彩黑 159260 636x444
图 4。 合成的 NPD 在DiamondView下呈现鲜明的荧光图案。 摄影：GIA的Paul Johnson（保罗·约翰逊）版权所有。
测试和观察发现钻石是一种 NPD 人造钻石，这是宝石鉴定所检测到的第一颗同类钻石。

Paul Johnson （保罗·约翰逊）和 Kyaw Soe Moe（觉梭萌）是 GIA 纽约鉴定所的研究人员。