ファンシーブラックNPD合成ダイヤモンド


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図 1。 この0.9キャラットマーキスは、宝石学のラボで検出された最初の合成ナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)であることが判明した。 写真:Jian Xin (Jae) Liao/GIA
『Gems & Gemology』(宝石と宝石学)で以前に報告されたように、ナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)の成長技術は、ダイヤモンド合成における最も重要な新開発の一つです。 2012年夏号のG&Gに掲載されたEA Skalwold著『Nano-polycrystalline diamond sphere: A gemologist’s perspective(ナノ多結晶ダイヤモンドの球体:宝石鑑定士の視点)』128~131頁を参照してください 。 球体の物質は、天然ダイヤモンドや以前の合成ダイヤモンドよりも硬質ですが、完全に透明で、天然ダイヤモンドに匹敵します。 特に高品質で透明な商品が消費者市場に参入すると、NPDは天然ダイヤモンド業界に挑戦をもたらす可能性があります(出典: 2012年夏号のG&Gに掲載された『Characterization of a synthetic nano-polycrystalline diamond gemstone(合成ナノ多結晶ダイヤモンドの原石の特性)、188~192頁)』参照。

最近、ニューヨークのラボでは、鑑別と色の起源のために小さなブラックマーキスカットの石を検査しました。 一見したところ、0.9カラットの半透明標本(図 1)は、鑑別と色の起源のためにラボに提出される典型的なブラックダイヤモンドに似ていました。そのような石を合成モアッサナイトと区別するには注意を要します。 しかし、このマーキスは、Skalwoldによって報告されているNPD合成ダイヤモンドだけでなく、他の以前に検査したサンプルの物質と著しく類似する異常な特性をもつことがが明らかになりました。 これらの以前に研究された標本では、色の範囲がイエローからブラウンで透明でした。 

図 2。 かなりの内包物を含む合成ダイヤモンドの顕微鏡写真画像には、多くのグラファイト含有物と暗い黄色の石基が示されていました。 GIAのPaul Johnsonによる顕微鏡写真、視界(右回り):1.5mm、3.1mm、1.5mm、および4.1mm。
天然ダイヤモンドとは異なり、問題の石には黒鉛結晶が多く含まれていました。 内包物を含んだ石基は、濁った黄色(図 2)をしていました。 拡散反射率を用いて、中赤外吸収​​スペクトルを取得しましたが、それは前述の記事で報告されているNPDの合成ダイヤモンドの結果と驚くほど似ていました。 おそらく窒素不純物のために、診断ダイヤモンド吸収ピークは、少なくとも約2,000 cm -1で、1つのフォノン領域に吸収を観察しました。 いくつかの以前に検査されたNPDサンプルと同様に、約3727と3611 cm–1でピークが観察されました( 図 3)。 ラマン分光分析法は、宝石のダイヤモンドを鑑別するのに一般的で有用な技術です。 ナノサイズ結晶で構成される集合体は通常、NPDでは可視光レーザー励起を使用してラマンシフトを検出することはできません。 同じ特徴が、この標本で観察されました。

図 3。 0.9カラットのブラックマーキスカットの合成NPD(赤で表示)は、他のNPDサンプルでも観察されている約3727 と 3611 cm–1でピークを示しました。 Skalwold他による2012年における中赤外スペクトル (青で表示)が比較のために示されています。
DiamondView機器を用いた分析でも、前述のNPDサンプルと非常に類似する蛍光性パターンおよび構造が明らかになりました。 ラマン分光法では、約1350 cm–1で幅広いバンド、 1580 cm–1で弱いバンドを示し、これらは、それぞれ、D-およびG-バンドとして割り当てられています(S. Odake他著「『ulsed laser processing of nano-polycrystalline diamond: A comparative study with single crystal diamond(多結晶ダイヤモンドのパルスレーザ加工:単結晶ダイヤモンドとの比較研究)』、「Diamond and Related Materials」(ダイヤモンドとその関連物質)、2009年、18巻、877~880頁 Odakeによると、2600Kの温度および15 GPaの圧力で高純度の黒鉛から成長したNPDサンプルに2つのバンドが観察されました。両方ともナノ結晶黒鉛や非晶質炭素によって引き起こされます。 等しい強度のGおよびDバンドを示したOdakeのサンプルとは異なり、弱いGバンドと強力なDバンドが観察されました。 多くの異なる場所でのラマンスペクトルを測定しましたが、Odakeの報告と同様に、1332 cm–1でダイヤモンドラマンバンドは観察されませんでした。 これは、sp3結合炭素ではなく、SP2結合炭素の存在を示唆しています。

図 4。 独自の蛍光性パターンを示すNPDの合成石のDiamondView画像。 画像提供:Paul Johnson/GIA
検査と観察により、このダイヤモンドは、宝石学のラボで初めて検出された、NPD合成ダイヤモンドであることが明らかになりました。

Paul Johnson と Kyaw Soe MoeはGIAのニューヨークラボの研究者です。