Bản tin tháng 09/2010 (tiếp theo)

Nitơ Tự Do Tạo Nên Màu Cho Kim Cương Vàng 

Kích Thước Lớn Loại Ib

     Một số kim cương vàng thiên nhiên được tạo màu bởi lượng nhỏ nitơ tự do, màu được tạo ra do sự hấp thụ mạnh và có chọn lọc trong vùng màu xanh của phổ nhìn thấy. Trong lịch sử, những viên kim cương được gọi là “true canary” để chỉ những viên sạch và màu đậm. Thông thường những viên như thế là nhỏ và có nhiều mây, nhiều vết nứt hay những bao thể khác. Tuy nhiên, gần đây phòng giám định ở New York có nghiên cứu 1 viên kim cương loạiIbrất lớn có một số đặc điểm khác thường.

     Viên này nặng 12,01 ct (18,66 x 12,38 x 8,11 mm) mài giác cúc, hình giọt nước, màu được phân cấp ở cấp màu vàng sặc sỡ và độ sạch là VS₂(hình 7). Đây là một trong số những viên kim cương thiên nhiên loạiIblớn nhất mà phòng giám định GIA từng nghiên cứu và chính màu sắc hấp dẫn của nó làm cho viên đá đáng chú ý. Sự phân bố màu của nó hơi loang lổ khi nhìn dưới kính phóng đại. Các đường song song của các sọc mặt từ “hệ thống mặt phẳng nghiêng” dễ dàng nhìn thấy dưới kính hiển vi, cũng như một bao thể tinh thể nhỏ bao quanh bởi các đốm graphite nhỏ; ngoài ra không thấy các đặc điểm đặc biệt bên trong nào khác. Phổ hấp thu IR cho thấy một đỉnh yếu nhưng sắc nét ở 1344 cm^-1và một dãy rộng ở 1130 cm^-1do có mặt nitơ tự do, điều đó chứng tỏ nó là kim cương loạiIb. Sau khi tiêu chuẩn hóa, cường độ của đỉnh 1344 cm^-1ở khoảng 0,093 cm^-1tương ứng với ~2,3 ppm nitơ. Sự tập trung này là rất thấp so với hầu hết kim cương thiên nhiên loạiIbmà chúng tôi đã nghiên cứu. Điều thú vị là sự tập trung lượng nitơ tự do thấp như thế vẫn tạo ra màu vàng đậm. Quả thật nitơ hiện diện hầu như duy nhất ở dạng tự do, không phát hiện ra tâm A hay B kết hợp với N; kim cương loạiIbthường chứa một số liên kết với tâm A. Các đặc tính ngọc học và quang phổ khẳng định màu này là tự nhiên.

     Khi chiếu xạ UV sóng cực ngắn dưới thiết bị DiamondView, viên đá có nhiều đường phát quang đỏ cam và phát quang màu xanh bất thường (hình 8). Các đường đỏ cam này rất thẳng và sắc nét và xếp hàng song song với một trong hai hệ thống vuông góc. Phát quang màu đỏ cam được cho là có liên quan đến sự tập trung các tâm NV trong những vùng rất hẹp dọc theo các mặt trượt. Sự thay đổi trong những vùng này quá hẹp đến nỗi không thể nhìn thấy nó dưới kính hiển vi, ngoài ra các lỗ hổng tách ra do lệch mạng tinh thể kết hợp với nitơ tự do trước đó để hình thành tâm NV, điều này làm cho phát ra ánh sáng mạnh trong phổ phát quang bức xạ. Hầu hết kim cương thiên nhiên loạiIbđều có các đường phát quang màu lục sắc nét do khuyết tâm H3 và sự khuyết của nó trong kim cương này phù hợp với sự khuyết của nitơ liên kết với tâm A.

     Nitơ là một loại tạp chất phổ biến trong kim cương và nó thường có ở các dạng liên kết. Điều này đã được thừa nhận rộng rãi rằng nitơ trong kim cương thiên nhiên là sự kết hợp đầu tiên ở dạng độc lập với một quá trình kết tinh trãi qua một thời kỳ địa chất dài ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên tính ưu thế của nitơ dạng độc lập như trong viên kim cương này là không cần thiết, do viên kim cương chủ thì chưa kết tinh hoặc đã kết tinh và bảo toàn ở nhiệt độ thấp. Nhiều yếu tố khác như áp suất và xuất hiện các chỗ hỏng có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ liên kết nitơ. Một viên kim cương thiên nhiên có kích cỡ, màu và độ sạch như thế này với nitơ ở dạng độc lập là một tạp chất chính thì vô cùng hiếm.

(Theo Wuyi Wang, trong Lab Notes, G&G Fall 2009)