天然產狀
天然生成的鑽石可以呈多種顏色,如藍、黃、綠、橙、粉紅、褐色、灰色和黑色。1986年澳大利亞阿蓋爾鑽石礦開發之前,褐色鑽石被認為不能用於製作首飾,只用於工業用途,甚至鑽石顏色分級都不評估褐色鑽石。但是,1980年代的市場行銷策略改變了這種狀況,褐色鑽石開始成為受歡迎的寶石。這種改變主要是因為褐色鑽石供應大幅增加,阿蓋爾鑽石礦每年生產350萬克拉(7,000kg)鑽石,約占全球天然鑽石產量的三分之一,阿蓋爾所產鑽石的80%為褐色。其他礦所產鑽石中,褐色鑽石所占比例較低,但總是有一定比例的褐色鑽石。後來,科學研究闡明了褐色的起源,並發展出去除褐色的方法。
褐色名鑽
褐色起源
輻照
鑽石受高能粒子 (
電子、
離子、
中子或
伽馬射線)輻照,可以擊出碳原子,使晶格里產生
空位。這些空位能在純透明的鑽石里產生
色心,在黃鑽石里產生黃綠顏色。黃鑽石的顏色是晶格里碳原子被氮原子取代造成的。加熱受輻照的鑽石至600°C溫度之上,會造成與空位聚集相關的褐色,不管有沒有氮原子。
輻照和退火處理可以天然發生,因為鑽石常與輻射阿爾法粒子的含鈾礦石共存。但是,因此產生的顏色,只發生在鑽石表面幾微米厚的一層。用電子、中子或伽馬射線對鑽石進行人工處理可以使鑽石帶上均勻的顏色。輻照處理可以使鑽石產生特徵明銳光吸收線,這可由光譜技術檢測到。
褐色人造鑽石
用數吉帕斯卡的高壓和1500 °C以上的高溫處理石墨,可以使石墨變成鑽石,這種人造鑽石一般富含氮,氮以單原子的形式分散在晶格之間,使鑽石呈黃色。人造鑽石過程中,常需添加鎳,以加快石墨向鑽石的轉化。鎳和氮進入鑽石里,使鑽石呈褐色。鎳可通過特徵光吸收檢測到,這種光信號是檢測這種鑽石的簡易手段。
天然褐色鑽石
輻照和鎳雜質帶來的褐色可由光譜測量(如光吸收)檢測出來,而大多數天然褐色鑽石並沒有特徵吸收峰。研究取得的共識認為,這些天然鑽石的褐色是塑性形變帶來的大的空位團造成,但這種成因只對IIa型天然鑽石來說比較可靠。最近研究結果表明,這些大的空位團很可能還是其他類型鑽石的成因。這些晶格缺陷很可能是以上著名鑽石的成因。
熱處理褐色鑽石
鑽石的晶格缺陷可能使鑽石呈褐色,這可用於發展把褐色鑽石轉化成淡黃色甚至無色的鑽石的技術:6–10 GPa的高壓和1600℃以上的高溫可癒合鑽石的晶格缺陷。這一技術在俄羅斯和美國多個實驗室都實現過。1999年3月,卡普蘭國際下屬公司
比利時安特衛普的Pegasus Overseas Ltd (POL)開始行銷經
通用電氣(GE)處理的這種鑽石。這種鑽石因此稱為
GE POL(或
GEPOL),在美國市場上名為
Bellataire鑽石。這種處理工藝很受認可,每顆經此工藝處理的鑽石的腰棱上都會用雷射刻上厘米大小的字樣“GEPOL”。2004年,通用電氣的鑽石部門被利特爾約翰公司收購,重新命名為鑽石創新(
Diamond Innovations)。自1999年來,全世界多家公司都採用了這種技術,並各自採用不同的
品牌標記加工過的鑽石。
參見