Gần đây, trên thị trường không ngừng tung tin đồn về sự xuất hiện của kim cương nhân tạo, một thành tựu mới của khoa học. Loại kim cương này chưa lộ diện đã làm cho thị trường đá quý xôn xao. Do đó, chúng ta phải cảnh giác thế nào, xem xét, giám định ra sao để tránh lầm lẫn kim cương và kim cương nhân tạo" Đây là vấn đề cần được làm rõ để cung cấp đá quý cho ngành kinh doanh đá quý và cho những ai tìm hiểu về kim cương.
Muốn tránh lầm lẫn, điều quan trọng trước tiên là phải hiểu biết về kim cương nhân tạo thành hình cách nào và các đặc tính căn bản của nó, sự giống và khác nhau với kim cương thiên nhiên.
Trước đây ít lâu, tại New York, có cuộc triển lãm quốc tế, do liên minh châu báu tổ chức, điều gây chú ý đặc biệt là tuyên bố của ông Tom Chatham: “công ty đá quý Siberia của Nga sắp sửa đưa ra thị trường một loại kim cương nhân tạo. Phương pháp tổng hợp loại kim cương này đang phát triển rộng rãi ở Nga. Và cách tổng hợp bằng áp suất lớn, cho ra những hạt kim cương có kích thước to hơn, phù hợp nhu cầu trang sức hơn.”
Để tìm hiểu về loại kim cương nhân tạo này, chúng ta cần biết cách tổng hợp và cách phân biệt với kim cương.
Kim cương nhân tạo được tổng hợp bằng nhiều cách dựa theo các giai đoạn kết tinh của kim cương. Kim cương được hình thành sâu trong lòng đất từ 150- 300 km, trong điều kiện áp suất cực cao. Các nhà khoa học tìm thấy bên trong kim cương ở Brazil và Châu Phi, có trạng thái khí bao phủ và nhiều nhất là hơi nước. Ngoài ra, cũng có các trạng thái khí khác như: Hydrogen, cacbon dioxide, khí mê tan, carbon monoxide, nitrogen, argon, ethylane, okygen...
Năm 1974, hai ông Cemelton và A. Gardini căn cứ các trạng thái khí bao phủ này để tìm các phản ứng khoa học hình thành kim cương.
Phản ứng giai đoạn 1 là:
C+ O2 <==> CO2 ( Carbon dioxide)
H2 + 1/2 O2 <==> H2O (Nước cất)
C+ 1/2 O2 <==> CO (Carbon monoxide)
C + 2H2 <==> CH4 (Methane)
- Phản ứng giai đoạn 2 là:
H2 + CO2 <==> H2O + CO
4H2 + CO2 <==> CH4 + 2H2O
CH4 + CO <==> H2O + H2 + C (kim cương)
Kỷ thuật tổng hợp kim cương nhân tạo chủ yếu mô phỏng theo cách kết tinh kim cương trong thiên nhiên. Và kim cương nhân tạo được hình thành dạng tinh thể gồm 3 cách:
1- Cách 1: Áp suất cực lớn với than
Nguyên liệu dùng cho cách này là: Than, than coke, graphite, sáp paraffin... có dùng cả đến sắt, coban, niken, rhodi, rutheni, paladi, irodi... hoặc hỗn hợp các kim loại này. Yêu cầu tối thiểu về áp suất phải đạt 75,000 atm, tốt nhất là 80,000 atm, cho đến 110,000 atm. Nhiệt độ cần dùng là 1200 o đến 2000 o, tốt nhất là 1400 o đến 1800 o C.
2- Cách 2: sóng chấn động
Lợi dụng áp suất lớn tạo ra khi phát nổ để tổng hợp kim cương nhân tạo. Kim cương nhân tạo hình thành bằng cách này có hạt rất nhỏ thường gọi là bụi kim cương, chỉ thích hợp trong công nghiệp, không dùng cho trang sức.
3- Cách 3: Cách lắng đọng trạng thái khí hóa học
Trước hết cho Hydrogen thể khí và Hydrogen có hàm lượng Carbon (thường cũng sử dụng khí Methane CH4) thông qua một bộ phận điều tiết. Sau đó, dùng nguồn sóng vi ba hay sợi dây điện gia nhiệt hỗn hợp để đạt nhiệt độ 2000 độ C. Hydrogen và khí Methane sẽ phân giải thành nguyên tử hydrogen và hình thành dạng lỏng. Sau đó gia tăng thêm điện đến 600 độ - 1000 độ C, thể khí kết thành màng mỏng. Từ đó, kim cương nhân tạo được hình thành.
II- Cách phân biệt kim cương nhân tạo
Phòng Thí Nghiệm của viện Nghiên cứu đá quý Mỹ (GIA) trong thời gian gần đây đã kiểm nghiệm nhiều loại kim cương nhân tạo sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, đã phổ biến các cách phân biệt kim cương nhân tạo. Chỉ cần một số thiết bị chuyên môn, người ta có thể dễ dàng phân biệt kim cương nhân tạo. Nếu dùng máy móc tiên tiến như kính quang phổ, hồng ngoại tuyến thì có thể phát hiện được ngay tính nhân tạo của kim cương nhân tạo. Vì sự tổng hợp trong phòng thí nghiệm nhất định phải có nhiều điểm khác với sự kết tinh kim cương trong thiên nhiên, nên kim cương nhân tạo có những dị biệt giúp cho chuyên viên có thể khám phá để phân biệt. Điều cần nói ở đây là nếu chúng ta thiếu kiến thiết, thiếu cả thiết bị máy móc tiên tiến thì làm sao mà phân biệt được"
Trong bài viết này, chúng tôi xin cung cấp cách phân biệt kim cương màu vàng. Đây cũng là cách phân biệt căn bản. Dưới tia cực tím sóng ngắn, phần lớn kim cương dù có màu hay không màu đều có phản ứng khác màu. Ví dụ kim cương không màu thì có phản ứng màu xanh. Phản ứng này nhận được rõ rệt hơn khi ta thử kim cương bằng tia cực tím sóng dài. Trong khi đó, kim cương nhân tạo hệ màu vàng lại không phản ứng khi gặp tia cực tím sóng dài, chỉ phản ứng với tia cực tím sóng ngắn thành màu vàng sậm hơn hoặc màu xanh vàng. Điều cần lưu ý tiếp theo là kim cương nhân tạo tiếp tục phản ứng với tia cực tím sóng ngắn sau khi ngắt tia cực tím. Còn kim cương thì tắt ngay khi ngắt tia cực tím, không tiếp tục phản ứng như kim cương nhân tạo.
Ngoài ra một dị biệt khác khá quan trọng cần lưu ý là dưới tia cực tím, kim cương nhân tạo hiện ra hình tứ giác vuông hoặc bát giác rất rõ. Trong khi đó, kim cương thì phát sáng không mang tính khu vực và hình dạng như kim cương nhân tạo. Một đặc điểm khác là kim cương nhân tạo có ánh chiếu kim loại, chứ không có ánh chiếu kim cương như kim cương khi gặp ánh sáng vì trong thân có mang những dấu vết kim loại của thời kỳ tổng hợp.
Ngoài đèn cực tím, nếu chúng ta có thêm kính hiển vi xem đá quý để quan sát thì sự phân biệt kim cương nhân tạo sẽ dễ dàng hơn. Sụ phóng đại của kính hiển vi xem đá quý (Gemsmicroscope) giúp cho chúng ta nhận ra được những hình dạng tứ giác, bát giác bên trong và bên ngoài, xếp thành hàng ngay trên bề mặt sinh trưởng của kim cương nhân tạo. Trong phòng thí nghiệm cũng dùng cả kính quang phổ để phân biệt kim cương nhân tạo.
Qua phần trình bày trên, chúng ta có thể kết luận rằng nếu có đèn cực tím (Utraviolet lamp) và kính hiển vi cộng với kiến thức và kinh nghiệm, chúng ta sẽ không bị lầm lẫn kim cương với kim cương nhân tạo. Và tuy hiện nay, giá bán kim cương nhân tạo còn cao nên sự lầm lẫn chưa gây ra thiệt hại lớn lao về tiền của, nhưng khi giá thành sản xuất hạ thấp thì sự lầm lẫn sẽ rất tai hại. Ví dụ giữa Ruby thiên nhiên và Ruby nhân tạo cùng màu sắc, phẩm chất, hiện nay giá cả trên thị trường chênh lệch một cách không thể tưởng tượng được. Kim cương nhân tạo rồi cũng sẽ hạ giá mà thôi.
Bài viết này, chúng tôi tra cứu từ nhiều nguồn tài liệu, nhứt là nguồn tài liệu xuất phát từ Đài Loan, nhằm mục đích cung cấp những hiểu biết hữu ích cho đồng hương trong tinh thần khoa học trong sáng. Rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các bậc cao kiến hoặc các bậc ngọc học dể vấn đề càng lúc càng được soi sáng minh bạch hơn.
Muốn tránh lầm lẫn, điều quan trọng trước tiên là phải hiểu biết về kim cương nhân tạo thành hình cách nào và các đặc tính căn bản của nó, sự giống và khác nhau với kim cương thiên nhiên.
Trước đây ít lâu, tại New York, có cuộc triển lãm quốc tế, do liên minh châu báu tổ chức, điều gây chú ý đặc biệt là tuyên bố của ông Tom Chatham: “công ty đá quý Siberia của Nga sắp sửa đưa ra thị trường một loại kim cương nhân tạo. Phương pháp tổng hợp loại kim cương này đang phát triển rộng rãi ở Nga. Và cách tổng hợp bằng áp suất lớn, cho ra những hạt kim cương có kích thước to hơn, phù hợp nhu cầu trang sức hơn.”
Để tìm hiểu về loại kim cương nhân tạo này, chúng ta cần biết cách tổng hợp và cách phân biệt với kim cương.
Kim cương nhân tạo được tổng hợp bằng nhiều cách dựa theo các giai đoạn kết tinh của kim cương. Kim cương được hình thành sâu trong lòng đất từ 150- 300 km, trong điều kiện áp suất cực cao. Các nhà khoa học tìm thấy bên trong kim cương ở Brazil và Châu Phi, có trạng thái khí bao phủ và nhiều nhất là hơi nước. Ngoài ra, cũng có các trạng thái khí khác như: Hydrogen, cacbon dioxide, khí mê tan, carbon monoxide, nitrogen, argon, ethylane, okygen...
Năm 1974, hai ông Cemelton và A. Gardini căn cứ các trạng thái khí bao phủ này để tìm các phản ứng khoa học hình thành kim cương.
Phản ứng giai đoạn 1 là:
C+ O2 <==> CO2 ( Carbon dioxide)
H2 + 1/2 O2 <==> H2O (Nước cất)
C+ 1/2 O2 <==> CO (Carbon monoxide)
C + 2H2 <==> CH4 (Methane)
- Phản ứng giai đoạn 2 là:
H2 + CO2 <==> H2O + CO
4H2 + CO2 <==> CH4 + 2H2O
CH4 + CO <==> H2O + H2 + C (kim cương)
Kỷ thuật tổng hợp kim cương nhân tạo chủ yếu mô phỏng theo cách kết tinh kim cương trong thiên nhiên. Và kim cương nhân tạo được hình thành dạng tinh thể gồm 3 cách:
1- Cách 1: Áp suất cực lớn với than
Nguyên liệu dùng cho cách này là: Than, than coke, graphite, sáp paraffin... có dùng cả đến sắt, coban, niken, rhodi, rutheni, paladi, irodi... hoặc hỗn hợp các kim loại này. Yêu cầu tối thiểu về áp suất phải đạt 75,000 atm, tốt nhất là 80,000 atm, cho đến 110,000 atm. Nhiệt độ cần dùng là 1200 o đến 2000 o, tốt nhất là 1400 o đến 1800 o C.
2- Cách 2: sóng chấn động
Lợi dụng áp suất lớn tạo ra khi phát nổ để tổng hợp kim cương nhân tạo. Kim cương nhân tạo hình thành bằng cách này có hạt rất nhỏ thường gọi là bụi kim cương, chỉ thích hợp trong công nghiệp, không dùng cho trang sức.
3- Cách 3: Cách lắng đọng trạng thái khí hóa học
Trước hết cho Hydrogen thể khí và Hydrogen có hàm lượng Carbon (thường cũng sử dụng khí Methane CH4) thông qua một bộ phận điều tiết. Sau đó, dùng nguồn sóng vi ba hay sợi dây điện gia nhiệt hỗn hợp để đạt nhiệt độ 2000 độ C. Hydrogen và khí Methane sẽ phân giải thành nguyên tử hydrogen và hình thành dạng lỏng. Sau đó gia tăng thêm điện đến 600 độ - 1000 độ C, thể khí kết thành màng mỏng. Từ đó, kim cương nhân tạo được hình thành.
II- Cách phân biệt kim cương nhân tạo
Phòng Thí Nghiệm của viện Nghiên cứu đá quý Mỹ (GIA) trong thời gian gần đây đã kiểm nghiệm nhiều loại kim cương nhân tạo sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, đã phổ biến các cách phân biệt kim cương nhân tạo. Chỉ cần một số thiết bị chuyên môn, người ta có thể dễ dàng phân biệt kim cương nhân tạo. Nếu dùng máy móc tiên tiến như kính quang phổ, hồng ngoại tuyến thì có thể phát hiện được ngay tính nhân tạo của kim cương nhân tạo. Vì sự tổng hợp trong phòng thí nghiệm nhất định phải có nhiều điểm khác với sự kết tinh kim cương trong thiên nhiên, nên kim cương nhân tạo có những dị biệt giúp cho chuyên viên có thể khám phá để phân biệt. Điều cần nói ở đây là nếu chúng ta thiếu kiến thiết, thiếu cả thiết bị máy móc tiên tiến thì làm sao mà phân biệt được"
Trong bài viết này, chúng tôi xin cung cấp cách phân biệt kim cương màu vàng. Đây cũng là cách phân biệt căn bản. Dưới tia cực tím sóng ngắn, phần lớn kim cương dù có màu hay không màu đều có phản ứng khác màu. Ví dụ kim cương không màu thì có phản ứng màu xanh. Phản ứng này nhận được rõ rệt hơn khi ta thử kim cương bằng tia cực tím sóng dài. Trong khi đó, kim cương nhân tạo hệ màu vàng lại không phản ứng khi gặp tia cực tím sóng dài, chỉ phản ứng với tia cực tím sóng ngắn thành màu vàng sậm hơn hoặc màu xanh vàng. Điều cần lưu ý tiếp theo là kim cương nhân tạo tiếp tục phản ứng với tia cực tím sóng ngắn sau khi ngắt tia cực tím. Còn kim cương thì tắt ngay khi ngắt tia cực tím, không tiếp tục phản ứng như kim cương nhân tạo.
Ngoài ra một dị biệt khác khá quan trọng cần lưu ý là dưới tia cực tím, kim cương nhân tạo hiện ra hình tứ giác vuông hoặc bát giác rất rõ. Trong khi đó, kim cương thì phát sáng không mang tính khu vực và hình dạng như kim cương nhân tạo. Một đặc điểm khác là kim cương nhân tạo có ánh chiếu kim loại, chứ không có ánh chiếu kim cương như kim cương khi gặp ánh sáng vì trong thân có mang những dấu vết kim loại của thời kỳ tổng hợp.
Ngoài đèn cực tím, nếu chúng ta có thêm kính hiển vi xem đá quý để quan sát thì sự phân biệt kim cương nhân tạo sẽ dễ dàng hơn. Sụ phóng đại của kính hiển vi xem đá quý (Gemsmicroscope) giúp cho chúng ta nhận ra được những hình dạng tứ giác, bát giác bên trong và bên ngoài, xếp thành hàng ngay trên bề mặt sinh trưởng của kim cương nhân tạo. Trong phòng thí nghiệm cũng dùng cả kính quang phổ để phân biệt kim cương nhân tạo.
Qua phần trình bày trên, chúng ta có thể kết luận rằng nếu có đèn cực tím (Utraviolet lamp) và kính hiển vi cộng với kiến thức và kinh nghiệm, chúng ta sẽ không bị lầm lẫn kim cương với kim cương nhân tạo. Và tuy hiện nay, giá bán kim cương nhân tạo còn cao nên sự lầm lẫn chưa gây ra thiệt hại lớn lao về tiền của, nhưng khi giá thành sản xuất hạ thấp thì sự lầm lẫn sẽ rất tai hại. Ví dụ giữa Ruby thiên nhiên và Ruby nhân tạo cùng màu sắc, phẩm chất, hiện nay giá cả trên thị trường chênh lệch một cách không thể tưởng tượng được. Kim cương nhân tạo rồi cũng sẽ hạ giá mà thôi.
Bài viết này, chúng tôi tra cứu từ nhiều nguồn tài liệu, nhứt là nguồn tài liệu xuất phát từ Đài Loan, nhằm mục đích cung cấp những hiểu biết hữu ích cho đồng hương trong tinh thần khoa học trong sáng. Rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các bậc cao kiến hoặc các bậc ngọc học dể vấn đề càng lúc càng được soi sáng minh bạch hơn.
Ghi Chú Của Tòa Soạn: Giáo Sư Phạm Văn Chính là tác giả 10 tác phẩm về kim
cương, đá quý đã in tại Việt Nam, và đã mở nhiều khóa dạy nghề này tại Sài Gòn trước khi định cư ở Quận Cam. Hiện nay, GS Phạm Văn Chính nhận cố vấn, hướng dẫn, giám định và mọi công việc về kim cương. Liên lạc số phone (714) 539-2106.
Gửi ý kiến của bạn
