dr Włodzimierz Łapot
Laboratorium Gemmologiczne
Uniwersytet Śląski
Fantazyjnie barwne diamenty (fancy diamonds) są w naturze wielką rzadkością. Stanowią ledwie śladową część światowego wydobycia diamentów. Początkowo interesowali się nimi głównie kolekcjonerzy i koneserzy kamieni jubilerskich.
W centrum uwagi znalazły się dopiero pod koniec XX wieku, gdy pod wpływem mediów zyskały na popularności, szczególnie w kręgach ludzi zamożnych i wpływowych. Zatem nie dziwi, że biżuteria z takimi kamieniami jest bardzo droga i z każdym rokiem zyskuje coraz bardziej na wartości.
Horrendalne ceny unikatowych diamentów
Popularność, jaką cieszą się barwne diamenty, nie jest dana raz na zawsze, trzeba o nią zabiegać. Jednym ze sposobów przyciągnięcia uwagi może być wejście w posiadanie szokująco drogiej biżuterii. A taką jest biżuteria zawierająca unikatowe brylanty o barwie fantazyjnej. W konsekwencji stymuluje to mocno chęć ich substytucji, czyli zastąpienia prawie nieosiągalnych kamieni naturalnych kamieniami de facto z nimi identycznymi, jednakże wielokroć od nich tańszymi. Chodzi o kamienie barwione. Tu w sukurs przychodzą osiągnięcia ostatnich lat w zakresie syntezy i traktowania kamieni jubilerskich (advanced technology).
Fig. 3. Żółty brylant o barwie wytworzonej
Naśladowanie natury
Człowiek usiłował naśladować wytwory przyrody właściwie od niepamiętnych czasów. W ostatnich latach proceder ten osiągnął jednak poziom dotychczas nienotowany. Znanych jest bardzo wiele sposobów substytucji jednych kamieni jubilerskich innymi (przez tworzenie imitacji, przez zastąpienie kamieni naturalnych kamieniami syntetycznymi, składanymi bądź rekonstruowanymi, przez traktowanie kamieni naturalnych, przez traktowanie kamieni syntetycznych). Barwienie jest jedną z najważniejszych metod efektywnego wpływania na postrzeganie, a tym samym atrakcyjność kamienia jubilerskiego. Może być realizowane na wiele sposobów. Działanie pasywne polega zwykle na powleczeniu kamienia barwnikiem (barwienie powierzchniowe) lub nasycanie nim jego wnętrza (barwienie wgłębne). Barwienie pasywne nie działa modyfikująco na materię kamienia jubilerskiego i jest przeważnie łatwe w identyfikacji. Z kolei barwienie aktywne obejmuje metody modyfikujące materię kamienia jubilerskiego i jest przeważnie trudne w identyfikacji (specjalistyczna wiedza + kosztowne przyrządy). Barwienie aktywne wymaga stosowania obróbki chemicznej i/lub fizycznej (cieplnej, ciśnieniowej, promieniowaniem) bądź ich kombinacji. Nabyta w ten sposób barwa jest bardzo trwała. Jej zmiana lub zniesienie wymaga stosowania tych samych metod i narzędzi, które stosowane były do jej wytworzenia.
Fig. 1. Pryzmatyczna prasa HPHT do traktowania brylantów firmy Sundance Diamond (USA)
Badanie diamentów
Z rynkowego punktu widzenia diamenty są najważniejszym sortymentem kamieni jubilerskich. Zatem nie dziwi, że zagadnienie barwienia diamentów pozostaje w centrum uwagi wszystkich zainteresowanych stron, jako że barwa jest jednym z fundamentalnych kryteriów kształtowania wartości brylantu. Ostatnimi laty najlepsze rezultaty w barwieniu brylantów uzyskuje się poprzez obróbkę wysokim ciśnieniem/ wysoką temperaturą, z wykorzystaniem specjalnie przystosowanych do tego pras, tzw. pryzmatycznych pras HPHT (fig. 1), niskim ciśnieniem/wysoką temperaturą (LPHT), z wykorzystaniem autoklawów CVD lub przez napromieniowywanie z wykorzystaniem generatorów wysokoenergetycznego promieniowania. Mogą to być też metody kombinowane, np. HPHT + napromieniowanie + wyżarzanie. Proces napromieniowania prowadzony jest wówczas w taki sposób, by nie generować potomnej radiacji kamienia. Rezultatem owych zabiegów bywa wytworzenie brylantów pięknie wyglądających, trwale barwnych, wolnych od emisji szkodliwego promieniowania. Jednak skuteczne przeprowadzenie takiego zabiegu wymaga sporej znajomości rzeczy. Amatorskie działanie w tym względzie może przynieść więcej szkody niż pożytku.
Fig. 4. Zielony brylant o barwie wytworzonej
Bezbarwny diament
Barwność diamentu jest zwykle pochodną pewnych defektów i nieprawidłowości w strukturze atomowej kryształu. Diament o niezakłóconej sieci krystalicznej jest bezbarwny. Jej zdefektowanie, na przykład przez wtrącenia obcych atomów, jest powodem różnorakich interakcji ze światłem. Ich przejawem może być także barwność, np. obecność atomów boru powoduje niebieską barwę diamentu. Obróbka HPHT odtwarza niejako warunki panujące w litosferze w momencie tworzenia się tam diamentu. Poziom i wahnięcia parametrów ciśnienia, temperatury i chemizmu środowiska krystalizacji wpływają na indywidualne cechy formujących się kryształów, w tym na ich barwę, głównie poprzez rodzaj, liczbę i charakter wtrąceń/defektów ich sieci krystalicznej. W kryształach diamentu szczególną rolę w tym względzie pełnią wtrącenia atomów azotu i boru, pierwiastków bezpośrednio sąsiadujących z węglem w układzie okresowym. Azot jest z nich najpowszechniejszy. Stwierdza się go w około 98 procentach wydobywanych diamentów. Jego obecność, identyfikowana na ogół spektralnie, jest podstawą do zaliczenia diamentu do typu I (fig. 2). Diamenty te są zwykle w różnym stopniu żółtawe (tzw. seria główna barw diamentu). Po traktowaniu mogą zmienić barwę na pomarańczową, zieloną, intensywnie żółtą (fig. 3, 4). Ich syntetyczne ekwiwalenty są zwykle żółte. Diamenty niezawierające azotu zalicza się do typu II. Jeśli zawierają nieco boru, to są typu IIb. Diamenty te są zazwyczaj niebieskoszare do niebieskich. Po traktowaniu stają się niebieskie. Ich syntetyczne ekwiwalenty są intensywnie niebieskie. Jeśli diamenty nie zawierają azotu i boru, to określa się je mianem typu IIa. Jeśli ich sieć krystaliczna jest niezaburzona, to są bezbarwne. Zaburzenia sieci krystalicznej, np. dyslokacje, mogą powodować w nich barwę brązową, żółtawą, rzadziej różową. Po traktowaniu mogą stać się bezbarwne, różowe (fig. 5), ceglaste, a nawet niebieskie. Ich syntetyczne ekwiwalenty mogą być brązowe, bezbarwne bądź kasztanowe. Uzyskane tak barwy są trwałe i nie wymagają zachowania szczególnej ostrożności przy ich użytkowaniu.
Fig. 5. Różowy brylant o barwie wytworzonej
Specjalistyczna technologia
W ostatnich latach powstała liczna grupa firm specjalizujących się w traktowaniu diamentów za pomocą high-technology (HPHT, LPHT, napromieniowywanie, powlekanie plazmowe, laserowanie, fracture filling). Ulokowane są one zarówno w USA, jak w Europie i Azji (Rosja, Chiny, Indie, Białoruś, Ukraina). Wszystko zaczęło się jednak jeszcze w latach siedemdziesiątych minionego wieku w laboratoriach General Electric (USA). Badacze tej firmy odkryli wówczas, że żółtawe diamenty serii cape oraz wyprodukowane wtedy pierwsze monokryształy syntetycznego diamentu jubilerskiego (żółte) mogą mieć skutecznie rozjaśnioną barwę przez przedłużone wygrzewanie w prasach HPHT. Od tej chwili można już mówić o narodzeniu się traktowania metodą HPHT. Jeszcze wcześniej narodziło się traktowanie napromieniowaniem. Pierwsze takie eksperymenty przeprowadzono bowiem w niewiele lat po odkryciu naturalnej promieniotwórczości (1904 r. – sir William Brookes, z wykorzystaniem soli radu). Szczególne przyspieszenie rozwoju metod traktowania diamentów za pomocą high-technology nastąpiło jednak dopiero w ostatnim dziesięcioleciu. Wiąże się to z bardzo szybko wzrastającym popytem na barwne diamenty. Firmy produkujące syntetyczny diament miały już wówczas odpowiednią wiedzę i sprzęt do realizacji tego celu. Wystarczyło podjąć decyzję. Założyciele Sundance Diamond, jednej z najpoważniejszych amerykańskich firm tego rodzaju, oświadczyli wprost, że powstali w 2002 roku z powodu szybko rosnącego zapotrzebowania rynku na piękne, barwne diamenty, zapotrzebowania, którego nie mógł zaspokoić już przemysł wydobywczy. Sundance Diamond powstało jako wyspecjalizowany oddział US Synthetic Corporation, integralnej części Dover Corporation’s Energy Products Group. Warto dodać, że przed oficjalnym startem Sundance Diamonds, już od 1980 roku, eksperymentowano tam z traktowaniem diamentów, zarówno naturalnych, jak syntetycznych. Konkurencja sprawiła, że niektóre usługi traktowania brylantu za pomocą hightechnology nie są już dziś zbyt drogie, np. chińskie i indyjskie firmy oferują tego rodzaju usługę zmiany barwy brązowego brylantu typu IIa na bezbarwną (D do H, wg nomenklatury GIA) już za około 150 USD $ za karat przy minimalnej wielkości zamówienia 1 karat. Notabene, już od paru lat obserwuje się wzmożoną akwizycję brązowych brylantów typu IIa, szczególnie tych dużych. Ma to miejsce także na rynku polskim. Po traktowaniu sprzedawane są one z zyskiem jako wysokiej jakości bezbarwne brylanty. Nie jesteśmy jednak wobec tego procederu bezbronni. Traktowanie pozostawia w brylantach o poprawionej barwie, zarówno naturalnych jak i syntetycznych, ślady czytelne metodami laboratoryjnymi.
