Dies oder das? Wie Labor

Aug 18, 2023

Von Alethea Inns

Eines wurde auf der letztjährigen JCK-Messe deutlich: Im Labor gezüchtete Diamanten sind wieder einmal ein heißes Thema in der Schmuckbranche. Für Einzelhändler ist es heute wichtiger denn je, ihren Kunden die wichtigsten Unterschiede zwischen im Labor gezüchteten Diamanten und ihren abgebauten Gegenstücken klar vermitteln zu können.

Da das Bewusstsein der Verbraucher für im Labor gezüchtete Diamanten wächst und Einzelhandelsjuweliere diese zunehmend als Kaufoption anbieten, ist es notwendig, darüber informiert zu bleiben, wie man sie angemessen offenlegt und wie man auf etwaige Kundenfragen eingeht.

Sowohl im Labor gezüchtete als auch natürliche Diamanten faszinieren Gemmologen und Wissenschaftler. Im Labor gezüchtete Optionen sind eine Meisterleistung menschlichen Einfallsreichtums und wissenschaftlicher Errungenschaften, während natürliche Diamanten eine Meisterleistung der Natur sind, deren Schönheit von Menschen geschaffen wurde, die seit Jahrhunderten nach ihnen suchten. Jedes bietet etwas anderes! Wir müssen verstehen, inwiefern diese Steine ​​gleich sind und wie sie sich unterscheiden, um neugierigen und zunehmend informierten Verbrauchern den Wert jedes einzelnen Steins erklären zu können.

Die mineralogische Definition eines Diamanten lautet „im kubischen Kristallsystem kristallisierter Kohlenstoff“.

Auf diese Weise sind im Labor gezüchtete und natürliche Diamanten gleich. Diese Ähnlichkeiten lassen sich auf ihre Eigenschaften übertragen, die wir als Nächstes betrachten werden.

Auf subatomarer Ebene gibt es wesentliche Unterschiede, auf die sich Diamantenwissenschaftler verlassen und die es uns ermöglichen, Diamanten nach der Art ihres Wachstumsursprungs (z. B. natürlich oder im Labor gezüchtet) zu trennen. Diese Unterschiede werden im Abschnitt „Erkennung“ weiter unten erläutert.

Gemäß der mineralogischen Definition sind ihre optischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften dieselben, da sowohl im Labor gezüchtete als auch natürliche Diamanten dieselbe eindeutige chemische Zusammensetzung und dieselben geordneten Atomstrukturen (kubisch) aufweisen.

Optisch haben die beiden Sorten die gleiche Helligkeit (Brillanz), Streuung (Feuer), Funkeln (Funkeln) und Glanz, wenn ihr Schliff und ihre 4Cs vergleichbar sind. Dies liegt daran, dass beide den gleichen Brechungsindex und die gleiche Transparenz haben.

Der Brechungsindex gibt an, um wie viel sich die Lichtgeschwindigkeit verringert, wenn sie durch einen Diamanten wandert. Je höher der Brechungsindex eines Materials ist, desto stärker bremst es das Licht. Je mehr Licht beim Durchgang durch ein Material verlangsamt wird, desto mehr muss es seine Richtung ändern und im Inneren (also innerhalb des Diamanten) umherspringen, bevor es zum Auge zurückkehrt. Dies verleiht Diamant seine charakteristischen optischen Eigenschaften.

Es ist die einzigartige Struktur der Kohlenstoffatome innerhalb eines Diamanten, die ihm hochbrechende Eigenschaften verleiht. Die Anordnung eines Diamanten und die Anzahl der Atome pro Volumeneinheit verleihen ihm einen hohen Brechungsindex, der das Licht verlangsamt. Sowohl im Labor gezüchtete als auch natürliche Diamanten bestehen zu 99,95 Prozent aus Kohlenstoff im kubischen Kristallsystem, was bedeutet, dass sie beide identische optische Eigenschaften bei der Wechselwirkung mit Licht haben.

Wie seine optischen Eigenschaften sind auch die physikalischen Eigenschaften eines Diamanten das Ergebnis der Struktur seiner inneren Kohlenstoffatome und Elektronen. Weil die äußerste Schale jedes Kohlenstoffatoms über vier Elektronen verfügt, die mit vier anderen Kohlenstoffatomen geteilt werden (bekannt als kovalente Bindung, die eine hohe Bindungsdissoziationsenergie aufweist – d. h. die Energiemenge, die erforderlich ist, um die bestimmte Bindung in einem Mol Moleküle aufzubrechen). , gehen die Atome extrem starke chemische Bindungen ein, was zu einem starren, starken Kristall führt. Aus diesem Grund hat Diamant eine Härte von 10 auf der Mohs-Skala und weist auch eine hohe relative Dichte auf (was Gemmologen als „spezifisches Gewicht“ bezeichnen).

Bei Raumtemperatur reagieren sowohl im Labor gezüchtete als auch natürliche Diamanten nicht mit chemischen Reagenzien, einschließlich starker Säuren und Basen. Dies hängt wiederum mit ihrer chemischen Zusammensetzung und Kristallstruktur zusammen. (Diese Ähnlichkeiten sind auch der Grund, warum ein Diamanttester die beiden nicht unterscheiden kann.)

Für das bloße Auge gibt es keine Unterschiede zwischen im Labor gezüchteten und natürlichen Diamanten. Dies liegt daran, dass die Eigenschaften selbst nicht mit bloßem Auge gemessen werden können. Durch gemmologische Standardtests kann man jedoch möglicherweise einen Unterschied in der Dehnungsstruktur feststellen, der bei Verwendung von kreuzpolarisiertem Licht beobachtet wird (Abbildungen 1A, 1B).

Spannung tritt auf, wenn der Kristall eines Diamanten während der Bildung einer physikalischen Belastung ausgesetzt ist, wodurch äußere Kräfte und/oder Verformung die normalerweise isotropen (dh kubischen) Eigenschaften eines Kristalls verändern.

Natürliche Diamanten sind während ihrer Millionen bis Milliarden Jahre dauernden Entstehung und während ihres Transportprozesses zur Erdoberfläche in der Regel unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Aufgrund der ungleichmäßigen Wachstumsbedingungen natürlicher Diamanten weisen sie aufgrund ihrer Entstehung typischerweise einige unterschiedliche Arten von Spannungen auf, einschließlich Spannungen um Einschlüsse, Versetzungen, die während des Kristallwachstums entstehen, mechanische Beschädigungen und plastische Verformungen (wie das schraffierte „Tatami“) (Wachstum bei Diamanten vom Typ IIa) oder Unterschiede in der Konzentration von Verunreinigungen.

Während die Ursachen der Belastung bei Diamanten, die mit Hochdruck-Hochtemperatur-Methoden (HPHT) hergestellt wurden, ähnlich sind, stellen sie sich unterschiedlich dar. HPHT-Diamanten werden in einem gleichmäßigen Hochdruckfeld gezüchtet, was bedeutet, dass sie oft nur eine geringe oder keine Spannung niedriger Ordnung (entsättigt) aufweisen.

Diamanten, die mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) gezüchtet werden, sind jedoch anders. Aufgrund ihres geschichteten Start-/Stopp-Wachstums weisen sie strukturelle Spannungen auf, die an den verschiedenen Wachstumsschichten und Grenzflächen beobachtet werden können. Darüber hinaus weisen CVD-gewachsene Diamanten aufgrund ihres Wachstums häufig ein säulenförmiges Spannungsmuster höherer Ordnung (dh eine hellere Farbe) auf (gebändert oder parallel).

Bedeutet das also, dass man Stammdiamanten verwenden kann, um im Labor gezüchtete und natürliche Diamanten zu unterscheiden? Kurz gesagt: Nein, es sei denn, Sie haben mehrere tausend Diamanten unter gekreuzten Polaren gesehen. Selbst unter diesen Umständen wäre der Unterschied ohne zusätzliche Bestätigungstests nicht endgültig. Die Dehnungsmuster können sich zwischen im Labor gezüchteten und natürlichen Diamanten überschneiden. Daher wird die Verwendung als einzelner, definitiver Bestätigungstest für den Wachstumsursprung nicht empfohlen.