Что представляют собой высокое давление/высокая температура? Какие бриллианты могут подвергаться их воздействию и каковы последствия этого?
Как отмечает портал Israeli Diamond Industry, технология HPHT (High Pressure High Temperature) или применение высокого давления в сочетании с высокой температурой - это попытка воспроизвести естественные природные условия, при которых на глубине 150 километров при температуре порядка 2000° Цельсия и давлении в 58 000 атмосфер в земной коре образуются алмазы. Цель этой технологии - изменение процесса образования кристаллов алмаза или создание синтетических алмазов из графита.
В этой статье будет рассмотрено влияние высокого давления/высокой температуры на цвет природных алмазов.
Колоссальное давление, направленное на алмаз в ходе процесса HPHT, равно давлению 70-тонного пресса на один квадратный сантиметр. Для того, чтобы показать, насколько высока температура, сообщим, что железо плавится при 1538° Цельсия, а точка плавления углерода составляет 3500° Цельсия. Такого рода радикальное воздействие изменяет молекулярную структуру углерода, в результате чего он способен рекристаллизоваться в алмазы.
Период роста алмаза в естественных условиях – это настоящее таинство. Попытки датировать возраст алмазов радиоуглеродным методом по 14 углеродным включениям закончились неудачей. Но опыты, проведенные в месторождениях алмазов, свидетельствуют, что возраст подавляющего большинства природных алмазов составляет 1-3 миллиарда лет – 25-75% возраста Земли.
Попытка воспроизвести процессы, возраст которых насчитывает миллиарды лет, непростая задача.
Улучшение цвета
Перед тем, как обсуждать воздействие высокого давления/высокой температуры на цвет алмазов, давайте посмотрим на частотность появления различных типов алмазов в природе: большинство натуральных алмазов относится к категории Ia и имеет бледно-желтый или коричневатый цвет. Казалось бы, если известен первоначальный цвет алмаза, то можно предсказать, какой цвет будет получен в результате воздействия процесса высокого давления/высокой температуры. Однако различные сочетания способны привести к одному и тому же результату. Например, коричневый цвет можно получить, смешивая желтый (частицы углерода с явными/изолированными атомами азота) или частицы N3 (три связанных атома азота) и черный, обусловленный микроскопическими вкраплениями графита. Коричневый цвет можно также создать путем смешения частиц азота, образующих зеленый и красный цвета.
Это приводит к выводу о том, что конечный цвет, получаемый в результате воздействия процесса высокого давления/высокой температуры, предсказать трудно, и для определения точных свойств частиц камня необходим тщательный спектрофотометрический анализ.
Драгоценные камни категории IIa являются лучшими кандидатами для получения бесцветных алмазов. Довольно редко встречающиеся в природе, алмазы категории IIa характеризуются наличием примесей азота менее ~5 частей на миллион. Их коричневатый оттенок объясняется пластической деформацией, скольжением, поперечным воздействием или сдвигом кристаллоидов алмаза.
Такие деформации, делающие кристаллическую структуру алмаза несовершенной, могут привести к появлению в камне оранжевого, розового, желтого или коричневого оттенков. Процесс высокого давления/высокой температуры может изменить кристаллическую структуру путем усиления подвижности атомов и частиц и тем самым улучшая чистоту кристалла.
Известно, что чем выше чистота кристалла алмаза, тем более бесцветным он остановится. В результате воздействия высокого давления и высокой температуры происходят также молекулярные изменения в расположении частиц алмаза вследствие усиления подвижности атомов азота не во всех примесных центрах А и В, а только в их части, преобразуя их путем рассеивания концентрации атомов в сторону других центров, что меняет цветовой эффект.
Для получения самых ярких и наполненных цветов, необходимо повысить температуру и давление до максимального уровня, почти до точки превращения алмаза в графит.
Технологические новации позволяют добиться тех же результатов при более низких температуре и давлении, используя чистые металлические катализаторы, тантал, иридий, железоникелевый сплав и т.д.
Риски и заключения
1. Процесс высокого давления/высокой температуры можно применять только в отношении бриллиантов. Обработанные таким образом бриллианты должны быть маркированы лазером. Удаление лазерной маркировки является нарушением кодекса Всемирной федерации алмазных бирж и рассматривается как мошенничество.
2. В результате процесса высокого давления/высокой температуры бриллианты теряют 2-5% своего веса (эта часть превращается в графит).
3. В определенной степени конечный цвет удается контролировать (этот процесс зависит от опыта и статистики).
4. В результате процесса коричневый бриллиант можно превратить в бесцветный.
4. Процесс может улучшить цвет бриллианта от «светлого» (Light) до «интенсивно яркого» (Intense Vivid).
6. Процесс может привести к полному раздроблению бриллианта.
7. Процесс высокого давления/высокой температуры оставляет на бриллианте следы, которые можно выявить при помощи современного оборудования, используемого геммологическими лабораториями (катализаторы, несимметричные спектральные линии и т.д.)
8. Если геммологическая лаборатория установит, что алмаз прошел обработку высоким давлением/высокой температурой, будет сделана пометка "HPHT Processed" (обработано высоким давлением/высокой температурой).
