Ceci ou cela? Comment le laboratoire

Aug 18, 2023

Par Alethea Inns

Si une chose était claire lors du salon JCK de l'année dernière, c'est que les diamants de laboratoire sont, encore une fois, un sujet brûlant dans l'industrie de la joaillerie. Maintenant plus que jamais, il est important pour les détaillants de pouvoir communiquer clairement avec les clients les principales différences entre les diamants de laboratoire et leurs homologues extraits.

Alors que les consommateurs sont de plus en plus conscients des diamants de laboratoire et que les bijoutiers les proposent de plus en plus comme option d'achat, il est nécessaire de rester informé sur la manière de divulguer de manière appropriée, ainsi que sur la manière de répondre aux questions des clients.

Les diamants de laboratoire et les diamants naturels fascinent les gemmologues et les scientifiques. Les options cultivées en laboratoire sont un exploit de l'ingéniosité humaine et de l'accomplissement scientifique, tandis que les diamants naturels sont un exploit de la nature, apportés à la beauté par les humains qui les ont recherchés pendant des siècles. Chaque offre quelque chose de différent! Il nous est nécessaire de comprendre en quoi ces pierres se ressemblent et en quoi elles diffèrent pour nous aider à expliquer la valeur de chacune à des consommateurs curieux et de plus en plus avertis.

La définition minéralogique d'un diamant est "le carbone cristallisé dans le système cristallin cubique".

De cette façon, les diamants synthétiques et naturels sont identiques. Ces similitudes se traduisent par leurs propriétés, que nous examinerons ensuite.

Au niveau subatomique, il existe des différences essentielles sur lesquelles les scientifiques du diamant s'appuient et qui nous permettent de séparer les diamants par type d'origine de croissance (c'est-à-dire naturel ou cultivé en laboratoire). Ces différences seront explorées dans la section "Détection" ci-dessous.

Selon la définition minéralogique, étant donné que les diamants de laboratoire et naturels ont la même composition chimique définie avec les mêmes structures atomiques ordonnées (cubiques), leurs propriétés optiques, physiques et chimiques sont les mêmes.

Optiquement, les deux variétés ont la même luminosité (brillance), dispersion (feu), scintillation (éclat) et lustre si leur coupe et leurs 4C sont comparables. En effet, les deux ont le même indice de réfraction et la même transparence.

L'indice de réfraction indique de combien la vitesse de la lumière est réduite lorsqu'elle traverse un diamant. Plus l'indice de réfraction d'un matériau est élevé, plus il ralentit la lumière. Plus la lumière est ralentie lorsqu'elle traverse un matériau, plus elle doit changer de direction et rebondir à l'intérieur (c'est-à-dire à l'intérieur du diamant) avant de revenir vers l'œil. C'est ce qui confère au diamant ses propriétés optiques caractéristiques.

C'est la structure unique des atomes de carbone dans un diamant qui lui confère des propriétés hautement réfringentes. La disposition d'un diamant et le nombre d'atomes par unité de volume lui confèrent un indice de réfraction élevé, qui ralentit la lumière. Les diamants cultivés en laboratoire et les diamants naturels contiennent 99,95 % de carbone dans le système cristallin cubique, ce qui signifie qu'ils ont tous deux des propriétés optiques identiques en ce qui concerne l'interaction avec la lumière.

Comme ses propriétés optiques, les propriétés physiques d'un diamant sont le résultat de la structure de ses atomes de carbone internes et de ses électrons. Parce que la coque la plus externe de chaque atome de carbone a quatre électrons partagés avec quatre autres atomes de carbone (connu sous le nom de liaison covalente, qui a une énergie de dissociation de liaison élevée, c'est-à-dire la quantité d'énergie nécessaire pour rompre la liaison particulière dans une mole de molécules) , les atomes forment des liaisons chimiques extrêmement fortes, résultant en un cristal rigide et solide. C'est pourquoi le diamant a une dureté de 10 sur l'échelle de Mohs, et aussi ce qui lui donne une densité relative élevée (ce que les gemmologues appellent la "gravité spécifique").

À température ambiante, les diamants de laboratoire et les diamants naturels ne réagissent avec aucun réactif chimique, y compris les acides et les bases forts. Ceci est, encore une fois, lié à leur composition chimique et à leur structure cristalline. (Ces similitudes expliquent également pourquoi un testeur de diamants ne distinguera pas les deux.)

À l'œil nu, il n'y a aucune différence entre les diamants de laboratoire et les diamants naturels. Ceci est fonction du fait que les propriétés elles-mêmes ne peuvent pas être mesurées à l'œil nu. Cependant, grâce à des tests gemmologiques standard, on peut remarquer une différence dans la structuration de la souche, qui est observée à l'aide d'une lumière à polarisation croisée (figures 1A, 1B).

La déformation se produit lorsque, pendant la formation, le cristal d'un diamant subit une contrainte physique par laquelle des forces externes et/ou une déformation modifient les propriétés normalement isotropes (c'est-à-dire cubiques) d'un cristal.

Les diamants naturels sont généralement soumis à des contraintes variées au cours de leur formation d'un million à un milliard d'années et tout au long de leur processus de transport vers la surface de la Terre. En raison des conditions de croissance non uniformes des diamants naturels, ils présentent généralement quelques types de déformation différents en fonction de leur formation, y compris la déformation autour des inclusions, les dislocations créées pendant la croissance des cristaux, les dommages mécaniques, la déformation plastique (comme le 'Tatami hachuré ' croissance des diamants de type IIa), ou des différences dans les concentrations d'impuretés.

Bien que les causes de déformation soient similaires pour les diamants créés à l'aide de méthodes à haute pression et haute température (HPHT), elles se présentent différemment. Les diamants HPHT sont cultivés dans un champ uniforme à haute pression, ce qui signifie qu'ils auront souvent peu ou pas de déformation d'ordre inférieur (désaturée).

Les diamants cultivés par disposition chimique en phase vapeur (CVD) sont cependant différents. En raison de leur croissance en couches, start/stop, ils présentent une déformation structurelle, qui peut être observée au niveau des différentes couches et interfaces de croissance. De plus, les diamants développés par CVD ont souvent un motif de déformation colonnaire d'ordre supérieur (c'est-à-dire de couleur plus vive) (bande ou parallèle) en raison de leur croissance.

Alors, cela signifie-t-il que l'on peut utiliser la contrainte pour différencier les diamants de laboratoire des diamants naturels ? Bref, à moins d'avoir vu plusieurs milliers de diamants sous des polaires croisées, non. Même dans ces circonstances, la différence ne serait pas définitive sans des tests de confirmation supplémentaires. La structuration des déformations peut se chevaucher entre les diamants cultivés en laboratoire et les diamants naturels, il n'est donc pas recommandé de l'utiliser comme test de confirmation singulier et définitif de l'origine de la croissance.