Diamenty o sztucznie zmienionej barwie - problemy identyfikacyjne i prawne
Helena Pitera, Edward Rakowicz
Diamenty występują prawie we wszystkich barwach. Często obserwujemy w nich niewielkie natężenie lub nasycenie barwy i mówimy wówczas, że diament jest "blady". Bywa jednak i tak, że zabarwienie jest zbyt mocne, wręcz niepożądane, np. oliwkowozielone lub brązowożółte. Wówczas w żargonie jubilerskim mówimy, że diament jest "brudny" lub "szary". Może brakuje tym diamentom tylko przezroczystości, lecz właśnie brak tej cechy powoduje, że nie nadają się one do celów jubilerskich.
Ale występują też soczyste zabarwienia diamentów o doskonałej przezroczystości. Chciałoby się wręcz mówić o całej gamie barw. Nazywa się je wówczas w terminologii gemmologicznej diamentami o barwach fantazyjnych. Ceny takich okazów w środowisku kolekcjonerskim znacznie przekraczają ceny najczystszych diamentów bezbarwnych. Do najbardziej osobliwych i rzadkich kamieni zaliczamy diamenty o różnych odcieniach barw: czerwonej, zielonej, niebieskiej, purpurowej, pomarańczowej i żółtej. Używa się dla nich w żargonie jubilerskim m.in. następujących określeń: malinowoczerwony, jabłkowozielony, atramentowoniebieski, różowy, koniakowy, brązowokawowy, kanarkowy, cytrynowy, złotożółty.
Szczególna rzadkość występowania diamentów o barwach fantazyjnych z jednej strony oraz rzadkość występowania najczystszych bezbarwnych diamentów z drugiej strony prowadziła od dawna do prób sztucznej zmiany barwy. Miałyby one na celu zarówno uzyskiwanie pożądanych barw fantazyjnych, jak i pozbawienie innych diamentów niepożądanego słabo żółtego zabarwienia i uzyskiwania tym samym wysokiej klasy czystej bieli. Pierwsza część problemu została rozwiązana i obecnie barwy fantazyjne można uzyskiwać sztucznie. Nie udały się niestety dotąd próby otrzymywania kamieni bezbarwnych z tych, które są słabo żółte, brązowe czy zielone. Zabieg taki wymagałby bowiem ingerencji w strukturę kryształu, a tego współczesna technika jeszcze nie potrafi. Przy obecnych możliwościach technicznych udało się w ograniczonym zakresie usunąć defekty w sieci krystalicznej diamentu. Doprowadziło to do zmiany selektywnej absorpcji światła białego, a tym samym do ściśle od niej uzależnionej barwy kamienia. Sztuczna zmiana barwy wskutek takiego zabiegu okazała się wyraźnie dostrzegalna.
Wspomniane wyżej defekty sieci krystalicznej należy traktować jako przyczynę barwy, nie zaś jako defekt diamentu. Zrozumiałe jest przy tym, że dotyczą one uszkodzenia samych struktur sieciowej budowy kryształu, nie zaś zmiany liczby atomów lub odległości między nimi. Przy diamentach, które są zbudowane z atomów tylko jednego rodzaju, najłatwiejszy do wyobrażenia jest defekt punktowy, polegający na braku w którymkolwiek miejscu jednego atomu pierwiastka węgla i wystąpieniu w tym punkcie wolnego miejsca. Atom węgla może też opuścić swoje miejsce w strukturze i zająć jakąś inną pozycję jako atom międzysieciowy, pozostawiając w ten sposób w sieci krystalicznej puste miejsce. Takie defekty mogą spowodować poważne zmiany w układzie elektronów, a tym samym wywoływać w kryształach szczególne stany energetyczne. Ten właśnie fakt tłumaczy m.in. przyczynę wybiórczego adsorbowania poszczególnych składników światła białego i powstawania wrażeń barwnych przy badaniu takich diamentów. Defekty sieciowe określa się jako ośrodki (centra) barwne zlokalizowane w strukturze diamentu. Pierwsze próby sztucznej zmiany barwy diamentu przeprowadził w celach naukowych w 1904 r. Anglik sir William Crookes, wykorzystując silne promieniowanie radu w bromku radu.
Poddając diamenty działaniu promieniowania, możemy po dłuższych obserwacjach (kilka tygodni) zauważyć wyraźną barwę niebieskozieloną tych kamieni, zaś efektem ubocznym jest ich promieniowanie, które można stwierdzić, dokonując odpowiednich pomiarów. Uzyskana barwa oraz uboczny efekt promieniowania tych kamieni pozostają już jako cechy trwałe na czas nieokreślony.
Później dokonano podobnych prób z zastosowaniem radioaktywnego gazu szlachetnego radonu, jak również radioaktywnego izotopu kobaltu oraz ameryku. Wyniki wszystkich tych prób były podobne i wywoływały niebieskozieloną barwę kamieni użytych do przeprowadzenia doświadczeń. Uzyskiwano ją już po krótkotrwałym napromieniowaniu. Można ponadto poddawać diamenty działaniu izotopu kobaltu i ameryku z dodatkowym podgrzewaniem do temperatury dochodzącej do 800°C. Kamienie uzyskują wówczas atrakcyjne zabarwienie w tonacji żółtej.
Podczas przeprowadzania tych eksperymentów stwierdzono, że wskutek silnego napromieniowania następuje odkładanie się warstwy izotopu radu o grubości 2 ľm (ok. 0,002 mm). Wynika z tego, że tylko oszlifowany diament można poddać napromieniowaniu w celu zmiany barwy, w przeciwnym bowiemrazie po oszlifowaniu takiego kamienia warstwa nadającą barwę ulegnie usunięciu.
Po roku 1945 strukturalne efekty punktowe dla zmiany selektywnej absorpcji światła wywoływano przez napromieniowanie w cyklotronach. Dało to początek wprowadzeniu na rynek ograniczonej partii diamentów o sztucznie zmienionej barwie. Z uwagi jednak na wysokie koszty operacji metoda ta ma już dzisiaj bardziej historyczne niż komercyjne znaczenie. Opracowane zostały nowe, mnie kosztowne metody zmieniania barwy kamienia w całej jego objętości, dzięki którym ulepszeniu można poddać już surowe diamenty, a następnie szlifować je bez obawy o utratę pozyskanej barwy.
Na pierwszym miejscu należy wymienić bombardowanie neutronami w reaktorze jądrowym, co prowadzi do przebudowy całej sieci krystalicznej wraz ze strukturalnymi defektami punktowymi. Również i ta metoda pozwoliła początkowo na uzyskanie barwy jasnoniebieskozielonej, lecz po jej udoskonaleniu i podwyższeniu temperatury do 500°C uzyskano interesujące barwy fantazyjne, np. - typ I a: żółta, aż do bursztynowej, - typ I b: brązowoczerwona, aż do brązowopurpurowej, - typ II a: intensywnie brązowa, - typ II b: intensywnie niebieskozielona.
W ostatnich latach poznano jeszcze inny sposób zmiany barwy diamentów, całkowicie odmienny od metody napromieniowywania. Jest to tzw. metoda wyskokociśnieniowo-temperaturowa (High Pressure/High Temperature) zwana w skrócie HPHT. Chociaż technika ta była znana już około 1970 r., to dopiero niedawno została zastosowana w amerykańskich firmach Nova-Diamond Inc. i General Electric do produkcji czysto żółtych i zielonych diamentów.
Metoda HPHT polega, najogólniej rzecz biorąc, na ogrzewaniu diamentów (najczęściej brązowych) do bardzo wysokiej temperatury (powyżej 2000°C) przy bardzo wysokim ciśnieniu (rzędu około 70 000 at). Pod wpływem tak wysokiego ciśnienia następuje zniekształcenie sieci krystalicznej diamentu, a co za tym idzie, powstanie defektów sieci krystalicznej, które powodują zmiany barwy diamentów, w tym przypadku brązowej na żółtą lub zieloną.
Jak dotąd nie ma skutecznych metod wykrywania kamieni poddanych działaniu HPHT. Ponieważ nie są one oznaczane laserową inskrypcją (tak jak np. diamenty poprawiane metodą GE POL), nie wiadomo, jaki jest ich udział procentowy w ogólnej ilości diamentów będących w obiegu rynkowym. Stąd też handlowe zalecenia międzynarodowej organizacji CIBJO o konieczności zamieszczania w certyfikatach informacji o tym, że diament jest poprawiany, stają się istotne z punktu widzenia ochrony praw konsumentów.
Literatura G. Lenzen: Diamantenkunde. Elisabeth Lenzen Verlag, Kirschweiler 1986. T. Sobczak, N. Sobczak: Diamenty jubilerskie. Wyd. Tomasz Sobczak, Warszawa 1997. T. Sobczak, N. Sobczak: Rzeczoznawstwo kamieni szlachetnych i ozdobnych. T. I. Wyd. Tomasz Sobczak, Warszawa 2002.
