Ограненный синтетический алмаз цвета Fancy Red: исследование ГемЦентра МГУ

08 декабря 2017 г.

Цветовая палитра природных алмазов охватывает все возможные спектральные цвета, но, несмотря на столь большое разнообразие, фантазийно окрашенные алмазы крайне редко встречаются в природе. Малая доступность диктует высокую рыночную стоимость этих камней. И все же ни один цветной бриллиант не может сравниться по своей уникальности с красным. В 1987 году красный бриллиант Hancock Red массой 0,95 карат был продан на аукционе Christie’s за рекордные $880 тыс. (926,316 тыс. за карат), это событие ознаменовало начало нарастающего интереса к бриллиантам натуральных фантазийных цветов (Federman, 1992). 
 
На сегодняшний день весьма ограниченное число бриллиантов получили оценку цвета “Fancy Red” по системе Геммологического Института Америки (GIA). Она присваивается камням только чистого красного цвета, не имеющим дополнительных цветовых оттенков – пурпурного/оранжевого/коричневого (последние два особенно снижают привлекательность камня). Для Fancy Red не существует таких градаций, как Intense, Vivid и др. Красный цвет бриллиантов в системе GIA оценивается по таблице розовых, то есть “красный” – это в некотором смысле “густой розовый”, с предельной насыщенностью и определенной светлотой. Диапазон глубины цвета природных красных бриллиантов довольно узкий и сам по себе рассматривается как предельно насыщенный (King et al., 2002). 
Рис. 1. Природные бриллианты Fancy Red (фото: leibish.com)
 
Чрезвычайная редкость и высокая стоимость красных алмазов обусловили экспериментальный поиск способа синтеза красных алмазов  и получения красного цвета путем обработки. В конце 1970-х годов удалось получить синтетические алмазы красного цвета в результате облучения и последующего отжига (Collins, 1978). Первое геммологическое описание и изучение синтетических облагороженных красных бриллиантов было опубликовано в журнале Gems&Gemmology в 1993 году (Moses et al., 1993). В Лабораторию Геммологического Центра МГУ подобный образец был впервые принесен в 2001 году (Шелементьев, Викторов, 2001). Камень обладал очень темным цветом, переходящим в красный только в интенсивном проходящем свете.
 
Прошедшие с тех пор годы – период бурного роста технологий синтеза ювелирных алмазов, а также активного поиска технологий направленного изменения их окраски. Исследовательская группа из Новосибирска под руководством д.ф.-м.н. В.Г. Винса в течение многих лет работала над созданием алмазов самых разнообразных окрасок, на основе как природных, так и искусственных образцов. В 2003 году ее специалистам впервые в мире удалось получить бриллианты розово-красных цветов из природных алмазов коричневого цвета (Патент РФ «Способ получения алмазов фантазийного красного цвета» № 2237113). Это стало знаковым событием в геммологическом мире и было отмечено многочисленными публикациями в международных профильных изданиях. Природные облагороженные бриллианты розово-фиолетово-красной гаммы стали поступать на рынок под торговым названием «Imperial Red Diamonds». Однако эксперименты с большим количеством кристаллов алмаза показали, что  для успешного проведения многоступенчатой обработки пригодно весьма ограниченное число природных алмазов. В тоже время, эксперименты с облагораживанием синтетических алмазов Ib типа выявили, что подборка камней с «правильной» начальной концентрацией дефектов, позволяет получать контролируемый и желаемый результат. Работая в этом направлении, компания ООО “ВЕЛМАН” (Новосибирск) нашла способ изменять цвет кристаллов синтетического алмаза с помощью постростовой обработки, и в 2016 году синтетическим бриллиантам удалось придать красный цвет, который лаборатории оценивают как Fancy Red. Первая публикация о подобном камне массой 0,57 карат появилась осенью 2016 на сайте Геммологического Института Америки (Zhou&Johnson, 2016).
 


Исследователям из Новосибирска под руководством В.Г. Винса в 2003 году 
впервые в мире удалось получить бриллианты розово-красных цветов
из природных алмазов коричневого цвета.

В 2016 году синтетическим бриллиантам удалось придать красный цвет, который лаборатории оценивают как Fancy Red.

 
Летом 2017 года Геммологический Центр МГУ получил возможность исследовать синтетический красный бриллиант* массой 1,06 карат из Новосибирска. На этот камень есть репорт GIA, в котором цвет оценен как Fancy Red и чистота как Included (см. видео ниже). 
 
* Примечание: Здесь и далее, а также в названии статьи под термином “синтетические бриллианты” подразумеваются бриллианты, изготовленные из синтетических алмазов.
 
На первом этапе исследования мы поставили задачу задокументировать цвет, внешний и внутренний вид камня, поскольку бриллиант такого цвета в лабораторию попал впервые. Здесь мы приводим фотографии и видео, полученное на приборе OctoNus 3D Digital Microscope (3DDM).
 
 
Детальное изучение образца в лаборатории Геммологического Центра МГУ выявило ряд свойств камня, которые мы приводим ниже, включая геммологические и спектроскопические, с помощью которых можно надежно установить синтетическое происхождения камня и факт его облагораживания по цвету.  
 
Видео 1. Общий вид и внутренние особенности синтетического облагороженного бриллианта
цвета Fancy Red (1,06 карат), 3DDM
 
Внешние и внутренние особенности 
 
При рассеянном освещении описываемый бриллиант характеризуется неравномерным распределением цвета: помимо доминирующего красного в камне присутствуют участки желтого цвета, развитые по трапецоэдрическим секторам роста {113} (рис.2, б; видео 1). Особенно сильно секториальность окраски проявляется со стороны павильона и объясняется неравномерностью распределения азотных дефектов в структуре синтетического алмаза.
 
В ДВ УФ бриллиант обладает неравномерной умеренной (октаэдрические {111} и кубические {100} сектора) до сильной (трапецоэдрические {113} и додекаэдрические {110} сектора) красной, красно-оранжевой люминесценцией (рис.2, а). В КВ УФ камень светится менее интенсивно с сохранением рисунка распределения люминесценции. Совместное присутствие кубических и октаэдрических секторов указывает на высокую скорость роста и является прямым индикатором синтетического происхождения камня (Shigley, 2016). 
 
Изучение образца с помощью бинокулярного микроскопа в темнопольном освещении позволило обнаружить в центральной части камня скопление светлых точечных включений в виде облаков, а также в форме круга (рис.2, в; видео 1). Эта область, вероятно, является призатравочной для данного синтетического ограненного алмаза. Помимо этого, в образце установлены крупные черные непрозрачные металлические включения, окруженные тензорными трещинами (рис.2, г; видео 1). Перечисленные внутренние особенности также являются характеристикой синтетических алмазов, выращенных методом высоких температур и давлений (НРНТ). 
 
Характер распределения люминесценции и внутренние особенности синтетического облагороженного бриллианта Fancy Red. Фото: Р.С.Серов, 3DDM
Рис.2. Характер распределения люминесценции и внутренние особенности
синтетического облагороженного бриллианта Fancy Red: 

а – секториальная люминесценция в ДВ УФ; 
б – секториальное распределение цвета, желтые участки приурочены к секторам роста {113};
в – скопление точечных светлых включений;
г – металлические включения, окруженные тензорными трещинами.

Микрофотографии Р.С. Серов, 3DDM

Спектроскопические особенности
 
ИК-спектроскопия, стандартно используемая для определения физического типа алмаза, показала, что камень относится к Ib типу с высокой концентрацией примесных дефектов одиночного азота. Азотная примесь в одиночной форме придает синтетическим алмазам, не прошедшим постростовое облагораживание, желтый до коричневого цвет. Помимо полос колебаний одиночного азота, в ИК спектре образца присутствовал центр H1a, возникающий в результате облучения и последующего отжига алмазов Ia и Ib типа (Zaitsev, 2001).
 
По оптическому спектру и спектру люминесценции (источник – лазер 532 нм) было установлено, что исследуемый бриллиант содержит высокую концентрацию оптически активных NV- центров, придающих данному камню красный цвет. Присутствие этих центров указывает на облагораживание в виде облучения и последующего отжига (Wang et al., 2005). В отличие от облагороженных бриллиантов, природные красные камни приобретают свой цвет благодаря интенсивным широким полосам поглощения около 550 нм и 390 нм (Shigley&Fritsch, 1993).
 
Выводы
 
В практике работы эксперты Геммологического Центра МГУ сталкивались с различными видами облагораживания бриллиантов, как природных, так и синтетических. Основываясь на данном опыте, хотелось бы отметить значительный прогресс, произошедший в технологиях направленного изменения оптических свойств алмазов. Процесс получения красных облагороженных бриллиантов из синтетических алмазов существенно улучшен специалистами компании «ВЕЛМАН» (Новосибирск) и позволяет получать камни насыщенного красного цвета. Ярким примером тому является изученный нами синтетический облагороженный бриллиант, красный цвет которого заслужил столь редкую для природных камней оценку Fancy Red.
 
Проведенное ГЦ МГУ геммологическое и спектроскопическое изучение показало, что диагностика синтетического происхождения данного камня и его постростовой обработки не представляет трудностей для геммологических лабораторий. Это возможно благодаря, прежде всего, разному набору дефектов в облагороженных и природных по цвету камнях.  
 
Чрезвычайная редкость природных красных бриллиантов делает их недоступными для широкого круга потребителей, а также сводит к минимуму их участие в сфере ювелирного дизайна. Красные облагороженные синтетические бриллианты могут стать альтернативой природным камням и позволят воплотить самые смелые идеи мастеров ювелирных украшений.   
 
Материал подготовили: Р.С. Серов, А.А. Серова (Геммологический Центр, Московский государственный университет)
 
 
Литература
  • Винс В.Г. (2004) Способ получения алмазов фантазийного красного цвета. Патент Российской Федерации № 2237113, заявка 26.06.2003, опубликовано 27.09.2004
  • Шелементьев Ю.Б., Викторов М.А. (2001) Красный бриллиант. Вестник Геммологии, №2, с. 45-46
  • Collins A.T. (1978) Migration of nitrogen in electron-irradiated type Ib diamond. Journal of Physics C: Solid State Physics, Vol. 11, pp. L417-L422
  • Federman D. (1992) The Hancock red diamond: Per-carat champion. Modern Jeweler, Vol. 91, No. 4, p. 34
  • King J.M., Shigley J.E., Guhin S.S., Gelb T.H., Hall M. (2002) Characterization and grading of natural-color pink diamonds. Gems & Gemology, Vol. 38, No. 2, pp. 128–147
  • Moses T.M., Reinitz I., Fritsch E., Shigley J.E. (1993) Two treated-color synthetic red diamonds seen in the trade. Gems & Gemology, Vol. 29, No. 3, pp. 182–190
  • Shigley J.E. (2016) Identifying Lab-Grown Diamonds. Research & News - GIA
  • Shigley J.E., Fritsch E. (1993) A notable red-brown diamond. Journal of Gemmology, Vol. 23, No. 5, pp. 259–266
  • Wang W., Smith C.P., Hall M.S. (2005) Breeding C.M., Moses T.M. Treated-color pink-to-red diamonds from Lucent Diamonds Inc. Gems and Gemology. Vol. 38, No. 2, pp. 128–147
  • Zaitsev A.M. Optical properties of diamond: A Data Handbook. 2001, Springer-Verlag, Berlin, XVII, P. 502
  • Zhou Y. and Johnson P. (2016) Treated Red and Green HPHT Synthetic Diamonds. Gems & Gemology, Vol. 52, №. 3, pp. 308-309


Записаться на экспертизу

Как проехать в Лабораторию

Все новости

Яндекс.Метрика