(Bài viết của tác giả Hiroshi Kitawaki – FGA, CGJ – biên tập Đỗ Tường Huy)
Gần đây xuất hiện trên thị trường nhiều trường hợp nữ trang gắn kim cương đen có lẫn đá tổng hợp Moissanite màu đen đã được ghi nhận.
Khái quát chung:
Thuật ngữ kim cương đen “black diamonds” được sử dụng trong nữ trang từ cuối thập niên 1990 và ngày nay những viên đá nhỏ này gắn trong các món nữ trang vẫn rất phổ biến. Vật liệu này được biết đến dưới các dạng như là:
- Kim cương có màu tự nhiên
- Kim cương được xử lý chiếu xạ
- Kim cương được xử lý dưới nhiệt độ cao (trên thị trường loại này là chủ yếu).
Hình 1: Món nữ trang “kim cương đen” có gắn Moissanite tổng hợp màu đen; khoanh tròn màu đỏ là Moissanite, màu xanh là kim cương xử lý chiếu xạ, các viên còn lại là kim cương xử lý nhiệt cao.
Phương pháp xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao được sử dụng trên kim cương đơn tinh thể chất lượng rất thấp hoặc kim cương đa tinh thể màu từ trắng cho đến xám, trong môi trường nghèo oxy làm hóa than chì (graphite hóa) vật liệu làm cho chúng có màu đen. Ngày nay, hầu hết kim cương đen dùng trong nữ trang đã được xử lý dưới nhiệt độ cao theo cách này, tuy nhiên một ít kim cương đen có thể sử dụng phương pháp xử lý chiếu xạ. Cubic Zirconia đen (CZ màu đen) cũng có thể được trộn lẫn khi gắn nữ trang làm cho việc xác định trở nên phức tạp hơn. Hơn thế nữa, việc xác định trở nên khó khăn hơn nhiều khi Moissanite tổng hợp màu đen cũng được trộn lẫn với mức độ cao hơn trước đây khi gắn trong các món nữ trang gắn kim cương đen.
Quan sát dưới kính hiển vi:
Quan sát dưới độ phóng đại là rất quan trọng để xác định “kim cương đen”. Rất khó quan sát bao thể của kim cương đen do chúng chắn sáng và mỗi viên cần được xem xét kỹ một cách riêng biệt dưới ánh sáng mạnh của đèn sợi quang. Đặc trưng của kim cương đen tự nhiên thường có các bao thể hình kim màu đen (hình 2) hoặc các bao thể màu đen hình dạng bất kỳ phân bố khắp viên đá (hình 3). Kim cương xử lý nhiệt độ cao chứa các bao thể than chì nhỏ (graphite) gần như gom lại gần nhau có màu đen tuyền ngay cả dưới kính hiển vi. Tuy nhiên, sự khác biệt mật độ của các cụm than chì sẽ thấy được do sự khác nhau về hình bóng của bao thể dọc theo cấu trúc tinh thể (hình 4) hoặc sự tập trung quá trình graphite hóa trong các khe nứt lộ ra trên bề mặt được mài bóng (hình 5).
Hình 2: Bao thể dạng kim màu đen trong kim cương đen tự nhiên.
Hình 3: Các bao thể hình dạng bất kỳ sẫm màu trong kim cương đen tự nhiên.
Hình 4: Sự khác biệt về hình bóng của bao thể do sự tập trung than chì dọc theo cấu trúc tinh thể.
Hình 5: Sự tập trung của than chì dọc theo các nứt lộ ra đến bề mặt được mài bóng của kim cương được xử lý nhiệt độ cao.
Hình 6: Không có sự tập trung than chì trong Moissanite màu đen.
Ngược lại, Moissanite đen thì chắn sáng hoàn toàn và không có đặc điểm than chì tập trung như kim cương xử lý nhiệt độ cao (hình 6). Tuy nhiên, việc mài thô có thể làm cho bề mặt các mặt giác có vẻ giống như các hạt than chì tập trung lại, nếu quan sát không kỹ sẽ gây lầm lẫn trong việc xác định kim cương xử lý nhiệt cao (hình7). Bên cạnh đó, do độ cứng cao của Moissanite cũng làm cho các cạnh giác không bị tà giống như của CZ và hiện tượng doubling hoặc các bao thể hình kim (là đặc điểm của Moissanite) cũng không thể xác định được. Moissanite dễ dàng kết tinh từ silicon và carbon hòa tan trong sắt nóng chảy. Kết quả là tinh thể Moissanite gần như đen và chắn sáng tùy thuộc vào lượng sắt.
Hình 7: So sánh bề mặt các mặt giác của Moissanite đen (trái) và kim cương đen xử lý nhiệt độ cao (phải). Chúng có thể gây bối rối nếu mặt giác được mài thô, làm cho chúng có vẻ giống như sự tập trung của than chì.
Kiểm tra bằng tia X:
Kiểm tra sự xuyên thấu của tia X rất hữu dụng cho việc phân biệt kim cương và các loại đá giả kim cương. Kiểm tra này có thể tiến hành trên một nhóm các viên đá gắn trên món nữ trang cùng lúc và cho kết quả viên nào là đá giả. Moissanite là Silicon Carbite (công thức hóa học là SiC) trong suốt đối với tia X hơn là các loại đá giả khác có trọng lượng nguyên tử lớn hơn như YAG (ytrium aluminium garnet), GGG (gadolinium gallium garnet) hoặc CZ. Hình 8 cho thấy sự khác biệt về tính trong suốt đối với tia X có thể dùng để phân biệt với kim cương.
Hình 8: Món nữ trang gắn các viên đá gồm cả kim cương đen và Moissanite đen (trái) và hình chụp tia X của chúng. Các mũi tên chỉ các viên Moissanite.
Bút thử Moissanite:
Các bút thử dùng để phân biệt kim cương với các loại đá giả kim cương hoặc các thiết bị đơn giản để nhận biết Moissanite có thể không phân biệt được rõ ràng giữa kim cương xử lý nhiệt cao với Moissanite màu đen.
Phân tích huỳnh quang tia X:
Phân biệt giữa kim cương và các loại đá giả kim cương có thể tiến hành một cách rõ ràng bằng cách phân tích phát huỳnh quang tia X của các nguyên tố bên trong mỗi loại đá. Thành phần chủ yếu của kim cương la Carbon, trong khi các loại khác chứa nhiều nguyên tố khác nhau. Moissanite tổng hợp từ Silicon (Si) và Carbon (C), nên phân tích nguyên tố sẽ nhận thấy Si, trong khi kim cương thì không nhận diện được.
Phân tích phổ Raman:
Các kiểm tra ngọc học cơ bản có thể phân biệt được Moissanite đen hoặc kim cương đen gắn trên nữ trang. Tuy nhiên để xác định riêng rẽ các viên đá gây nghi ngờ thì phân tích phổ Raman rất hữu dụng. Phân tích phổ Raman là kỹ thuật sử dụng hiệu ứng Raman để xác định vật chất hoặc cấu trúc phân tử và kỹ thuật này rất hữu dụng đối với các mẫu nhỏ cỡ vài micron hoặc để phân tích cục bộ. Nó có thể thực hiện việc phân tích riêng lẻ một cách nhanh chóng ngay cả trên các viên đá được gắn trên nữ trang, như trên sơ đồ 1 phân biệt giữa kim cương, Moissanite và CZ.
Sơ đồ 1: Phân tích phổ Raman: đỏ – Kim Cương; xanh dương – CZ; xanh lục – Moissanite.