Giấy kiểm định LGDR của GIA cho viên kim cương nuôi cấy HPHT/CVD

Chính xác thì Viên kim cương do Phòng thí nghiệm tạo ra là gì?

Kim cương nuôi cấy có nhiều tên gọi khác nhau: kim cương được trồng/ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, kim cương tổng hợp, kim cương nhân tạo. Những cái tên này đều chỉ ra thực tế rằng kim cương nuôi cấy được tạo ra trong phòng thí nghiệm hoặc nhà máy chứ không phải xuất hiện trong tự nhiên và được khai thác từ trái đất. Một số phòng thí nghiệm kim cương nuôi cấy sử dụng công nghệ tiên tiến để bắt chước các điều kiện mà kim cương tự nhiên phải trải qua khi chúng hình thành bên dưới lớp vỏ trái đất. Câu chuyện về nguồn gốc này là yếu tố chính khiến kim cương nuôi cấy khác biệt với kim cương tự nhiên.

Vậy kim cương trồng trong phòng thí nghiệm có phải là kim cương thật không? Về cơ bản chúng có thành phần hóa học, quang học, vật lý và cấu trúc tinh thể giống như kim cương do thiên nhiên tạo ra. Nhìn bằng mắt thường chúng cũng giống như kim cương tự nhiên. Sự khác biệt giữa kim cương trồng trong phòng thí nghiệm và kim cương tự nhiên có thể được so sánh với sự khác biệt giữa băng hình thành bên ngoài vào một ngày mùa đông so với băng hình thành bên trong tủ lạnh của bạn. Vì kim cương tự nhiên là kim cương cổ nên một sự so sánh thích hợp hơn có thể là giữa băng từ sông băng cổ đại và băng từ tủ lạnh của bạn. Nhưng dù thế nào đi nữa, cả hai đều là băng.

Lịch sử của Kim cương Nuôi cấy

Những năm 1950: Kim cương tổng hợp lần đầu tiên được sản xuất bằng phương pháp áp suất cao, nhiệt độ cao (HPHT) cho các mục đích công nghiệp và được sử dụng trong viễn thông và quang học laser, làm chất mài mòn và hơn thế nữa. 

Những năm 1970: Các nhà nghiên cứu của General Electric tạo ra những viên kim cương tổng hợp có chất lượng đá quý đầu tiên. Chúng có độ trong đủ cao và kích thước đủ lớn để được sử dụng làm đá quý trong đồ trang sức.

Giữa những năm 1980: Các nhà sản xuất phát triển số lượng thương mại tinh thể kim cương nuôi cấy có chất lượng đá quý. Những viên kim cương được tạo ra trong phòng thí nghiệm này ban đầu chủ yếu là nhỏ và có màu hơi vàng hoặc hơi nâu, nhưng chất lượng của chúng được cải thiện trong nhiều thập kỷ sau đó.

Những năm 2000: Kim cương được tạo ra bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD), phương pháp này đòi hỏi áp suất và nhiệt độ thấp hơn so với phương pháp HPHT.

Giữa những năm 2010: Kim cương không màu làm trong phòng thí nghiệm có mặt trên thị trường trang sức với số lượng thương mại. Cả HPHT và CVD tiếp tục là những phương pháp sản xuất kim cương tổng hợp phổ biến.

Một CVD (trái), HPHT (giữa) và tinh thể kim cương tự nhiên (phải). Viên kim cương CVD được tạo viền trong carbon từ quá trình tăng trưởng.

Kim cương nuôi cấy được phát triển trong phòng thí nghiệm như thế nào?

Có hai quy trình chính được sử dụng để tạo ra kim cương trồng trong phòng thí nghiệm:

1. Áp suất cao, nhiệt độ cao (HPHT)
Với phương pháp này, kim cương nuôi cấy được sản xuất trong các phòng thí nghiệm mô phỏng điều kiện áp suất cao, nhiệt độ cao của quá trình hình thành kim cương tự nhiên trong lòng trái đất. Sự phát triển của kim cương HPHT xảy ra ở áp suất 5–6 GPa (gần tương đương với áp suất do máy bay phản lực thương mại tác động nếu cân bằng trên đầu ngón tay của một người) và ở nhiệt độ 1300–1600°C.

Kim cương chất lượng thấp hơn, dù là kim cương tự nhiên hay nuôi cấy, cũng có thể được đưa qua quy trình HPHT để cải thiện màu sắc và độ trong. Ngoài việc làm cho kim cương không màu hơn, quá trình này cũng có thể được sử dụng để thay đổi màu sắc của kim cương thành màu hồng, xanh lam hoặc vàng. Viên kim cương sau đó sẽ được gọi là kim cương “Đã qua xử lý” (Treated).

2. Lắng đọng hơi hóa học (CVD)
Kỹ thuật mới hơn này cho phép các nhà khoa học phát triển kim cương tổng hợp bằng cách sử dụng nhiệt độ vừa phải (700°C đến 1300°C) và áp suất thấp hơn. Khí chứa carbon được bơm vào buồng chân không, lắng đọng thành hạt kim cương và kết tinh thành kim cương nuôi cấy. Kích thước cuối cùng của viên kim cương phụ thuộc vào thời gian cho phép để phát triển.

Làm thế nào để bạn xác định một viên kim cương trong phòng thí nghiệm?

Một viên kim cương nuôi cấy (bên trái) và một viên kim cương tự nhiên (bên phải) có thể trông giống hệt nhau bằng mắt thường.

Những viên kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm có thể trông giống hệt như kim cương tự nhiên khi nhìn bằng mắtthường. Đặc tính của chúng thường chỉ có thể được xác định bởi các phòng thí nghiệm đá quý uy tín bằng các dụng cụ chuyên dụng. Những công cụ này phát hiện những khác biệt nhỏ trong các nguyên tố vi lượng và sự phát triển của tinh thể để xác định xem một viên kim cương là nuôi cấy hay tự nhiên.

Kim cương do Phòng thí nghiệm tạo ra được phân loại như thế nào?

Tại GIA, kim cương nuôi cấy được trải qua quy trình phân loại nghiêm ngặt giống như kim cương tự nhiên. Khi GIA nhận được một viên đá để phân loại, chúng tôi sẽ kiểm tra nó để xác định đặc tính của nó cũng như phát hiện các phương pháp xử lý để tạo ra chúng. Các phương pháp phân tích bao gồm quan sát tạp chất và hiện tượng huỳnh quang và lân quang. Nếu một viên kim cương được phát hiện là được trồng trong phòng thí nghiệm, GIA sẽ đưa ra Báo cáo về kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm. Như một biện pháp bổ sung để bảo vệ người tiêu dùng, GIA cũng khắc laser mã số của giấy chứng nhận lên cạnh của viên kim cương cùng một giấy chứng nhận xác định viên kim cương là được trồng trong phòng thí nghiệm.

Kim cương trồng trong phòng thí nghiệm hiện đang trở thành một lựa chọn thay thế phổ biến đối với nhiều người, vì chúng có thể có vẻ đẹp và tính chất tương tự như kim cương tự nhiên và có giá cả phải chăng hơn.