KIM CƯƠNG TỰ NHIÊN – KIM CƯƠNG NHÂN TẠO
Từ xa xưa, kim cương là món trang sức quý hiếm tượng trưng cho đẳng cấp và quyền lực của giới quý tộc thượng lưu. Theo năm tháng nhiều mỏ kim cương được biến đến và khai thác, thậm chí là những công nghệ nuôi cấy kim cương ra đời không chỉ phục vụ cho ngành công nghiệp trang sức nói chung mà còn phục vụ cho những ngành công nghiệp khác bởi những đặc tính bền vững của kim cương. Vậy khái niệm “kim cương tự nhiên” và “kim cương nhân tạo” được hiểu như thế nào?
Tất nhiên, cả hai đều là kim cương. Đầu tiên là một viên kim cương tự nhiên được tạo ra bởi áp suất cực lớn ở sâu bên trong Trái đất . Thứ hai là từ trong phòng thí nghiệm và sở hữu các đặc tính hóa học, vật lý và quang học về cơ bản giống như kim cương tự nhiên.
Thoạt nhìn cả hai có vẻ giống hệt nhau: đều là những tinh thể carbon đa diện - trong suốt như pha lê và tạo ra những phổ màu như kính vạn hoa dưới ánh sáng trực tiếp. Tuy nhiên, một loại đã có từ một tỷ năm tuổi trở lên và loại còn lại chỉ cần chưa đến 1 tuần để hình thành trong phòng thí nghiệm.
Theo Ủy ban Thương mại Liên bang Hoa Kỳ (FTC) cơ quan phát triển các hướng dẫn giao dịch cho ngành công nghiệp đá quý và trang sức thì: “vật liệu kim cương - không phải đá quý - là một khoáng chất bao gồm cacbon tinh khiết về cơ bản được kết tinh trong hệ cô lập đẳng hướng”.
Mặc dù FTC cho biết kim cương về cơ bản là carbon nguyên chất, nhưng phần lớn kim cương tự nhiên có chứa một lượng nhỏ các chất khác, đặc biệt là nitơ, khiến chúng có màu vàng hoặc màu xanh lam do chứa boron. Ngoài ra, chúng thường chứa các tạp chất, các mảnh nhỏ bao thể có trong trong viên kim cương vẫn đang hình thành cách đây hàng triệu năm.
Kim cương nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (đôi khi còn được gọi là kim cương nhân tạo hoặc kim cương tổng hợp) đã xuất hiện trên thị trường đá quý và đồ trang sức với số lượng thương mại khoảng từ năm 2014. Mặc dù có bề ngoài giống với kim cương tự nhiên, nhưng chúng vẫn có những điểm khác biệt rất nhỏ mà chỉ những nhà kiểm định đá quý được đào tạo và thiết bị tinh vi được thiết kế cho mục đích đó mới có thể phát hiện ra được.
Kim cương tự nhiên
Kim cương tự nhiên được hình thành sâu trong lòng đất dưới áp suất cực cao và nhiệt độ cao từ 3 tỷ năm trước. Các hoạt động của núi lửa đã đưa chúng lên bề mặt và nằm trong các tướng đá núi lửa được gọi là ống kimberlite. Chỉ khoảng 5% ống kimberlite chứa đủ kim cương có giá trị về mặt kinh tế.
Hình 1. Kim cương tự nhiên
Hình 2. Kim cương thiên nhiên màu vàng
Hình 3. Kim cương thiên nhiên màu xanh dương
Kim cương nhân tạo
Kim cương nhân tạo đầu tiên được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm với mục đích ban đầu dùng trong công nghiệp năm 1950. Sau hơn 20 năm – 1971 thì những viên đạt được chất lượng đá quý mới được ra đời và phải đến giữa những năm 2010, thì những viên kim cương ấy mới được đưa vào thị trường đá quý và trang sức với số lượng thương mại.
Theo Tiến sĩ James Shigley -người đã nghiên cứu kim cương nuôi cấy trong phòng thí nghiệm tại GIA trong hơn 30 năm cho biết, kim cương nuôi cấy trong phòng thí nghiệm được tạo ra bằng hai phương pháp: Nhiệt cao áp cao (HPHT) và phương pháp lò hóa hơi (CVD).
Theo phương pháp HPHT:
Kim cương được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm bằng cách mô phỏng theo điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao hình thành nên kim cương tự nhiên trong Trái đất. Quá trình này tạo ra một tinh thể kim cương có hình dạng đặc biệt.
Phương pháp lò hóa hơi (CVD):
Được thực bằng cách nung nóng (900-1200oC) một hỗn hợp khí hydrocacbon (thường là khí metan) và hydro trong buồng chân không với áp suất thấp, sau đó được lắng đọng trên các “nhân” kim cương – có thể là tự nhiên, hoặc nhân tạo để tạo ra tinh thể kim cương hình vuông, dạng bảng.
Thời gian nuôi cấy kim cương nhân tạo với đủ các kích cỡ chưa đến một tháng. Hầu hết các viên kim cương được nuôi bằng CVD đều yêu cầu các phương pháp xử lý bổ sung như nhiệt hoặc chiếu xạ để tăng cường hoặc thay đổi màu sắc của chúng sau quá trình tăng trưởng.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể cho ra các viên kim cương có chất lượng cao với đủ các màu sắc và đủ các kích cỡ.
Thông thường, những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm có trọng lượng từ một carat trở xuống, nhưng khi công nghệ và kỹ thuật được cải thiện, những viên đá lớn hơn đã xuất hiện trên thị trường.
Hình 4. Kim cương nhân tạo theo phương pháp HPHT và phương pháp CVD
