Slovensko
Diamanty laboratórneho pôvodu čiže Lab Grown Diamonds predstavujú bez preháňania novú éru diamantových šperkov. Ich história sa začala písať pred niekoľkými desiatkami rokov a do sveta šperkárstva vlastne ešte len prenikajú. Sú to diamanty zámerne vytvorené človekom. Hneď na začiatok treba zdôrazniť, že ide o pravé diamanty, ktoré sú rovnako krásne a odolné ako prírodné diamanty. V tomto článku sa dozviete, v čom sú diamanty laboratórneho pôvodu výnimočné, ako ich poznáte aj ako vznikajú.
Vlastnosti a charakteristiky lab grown diamantov
Vo väčšine parametrov sa diamanty prírodného i laboratórneho pôvodu úplne zhodujú. Rozdiel by sme nespoznali na prvý pohľad, dokonca ani pod lupou. Poznávacie znamenie lab grown diamantov môže odhaliť iba skúsený gemológ v laboratórnych podmienkach.
Prírodné a lab grown diamanty sa nelíšia zložením (obidva tvorí uhlík), tvrdosťou (na Mohsovej stupnici dosahujú najvyšší stupeň, teda 10) ani ďalšími fyzikálnymi a optickými vlastnosťami. Obidva sú rovnako krehké a dokonale sa štiepia. Zhodujú sa aj v predpokladoch pre kvalitu brilancie, ligotu a lesku. Líšia sa vlastne iba miestom vzniku a dĺžkou a spôsobom kryštalizácie, prípadne vekom.
Najdôležitejším ukazovateľom pôvodu je práve spôsob, akým kryštál vznikol. Rast v kryštálovej sústave totiž zanecháva v štruktúre kameňa neviditeľné línie a ďalšie stopy – podľa tvaru kryštálu je teda možné určiť, či ide o diamant prírodného alebo laboratórneho pôvodu.
Výhody lab grown diamantov
Diamanty laboratórneho pôvodu prinášajú množstvo predností, ktoré určite stoja za pozornosť. Proces laboratórnej syntézy je oproti prírodnému vzniku oveľa kratší, čo je jeho obrovské plus.
S tým súvisí bezpochyby najzaujímavejšia výhoda lab grown diamantov, a tou je ich cena. Bežne sa dajú zaobstarať o 20 až 30 % lacnejšie ako diamanty prírodného pôvodu. V niektorých prípadoch je rozdiel aj 50 %. Lab grown diamanty tak otvárajú cestu k veľkému priehľadnému kameňu v prvotriednej kvalite. Okrem veľkosti totiž získavame aj dokonalú čistotu a vnútornú štruktúru za dobrú cenu. A práve cena býva hlavnou a často jedinou prekážkou pri rozhodovaní, ktorý drahokam zaobstarať, a to najmä pri výbere zásnubného prsteňa. Vďaka diamantom laboratórneho pôvodu tak už nemusí prstienok s výrazným diamantom stáť státisíce.
Zaujímavou výhodou je aj možnosť „namiešať“ pri laboratórnej syntéze požadovaný farebný odtieň kameňa – lab grown diamanty zďaleka nemusia byť len číre. Zafarbenie sa dá docieliť pridaním určitého chemického prvku počas syntézy, prípadne ožiarením či vyžíhaním po dokončení kryštalizácie. Metódy laboratórnej výroby diamantov sa však neustále vyvíjajú predovšetkým s tým cieľom, aby vzniknuté diamanty vynikali čistotou, jasom, bezfarebnosťou a veľkosťou.
Zmienku si určite zaslúži aj aspekt ekologickosti a udržateľnosti laboratórnej výroby diamantov. Laboratórna syntéza je totiž okrem iného cielenejšia; pri ťažbe je len zlomok získaných diamantov v kvalite vhodnej pre šperkárstvo. V laboratóriu sa však kvalita výsledných kameňov dá výrazne ovplyvniť.
Potvrdenie pravosti alebo ako je to s certifikáciou?
K zakúpenému šperku by ste mali vždy dostať certifikát pravosti, kde sa dozviete okrem iného dôležité údaje o osadených kameňoch. V prípade akéhokoľvek drahokamu musí certifikát obsahovať aj informáciu, či sa jedná o kameň prírodného, alebo laboratórneho pôvodu. Ku každému šperku KLENOTA s lab grown diamantom získate zadarmo certifikát pravosti vydaný medzinárodným gemologickým laboratóriom.
Pri kúpe diamantov či diamantových šperkov by ste sa vždy mali uistiť, že má diamant svoje vlastné unikátne číslo. To nájdete na certifikáte, ale aj laserom vypálené na rundiste kameňa. Podľa tohto čísla potom môžete svoj diamant vyhľadať v medzinárodnej databáze. Tento kód, tzv. inskripciu, na diamant vypaľuje laboratórium, ktoré ho hodnotilo a vydalo k nemu certifikát.
Stručná história laboratórnej výroby diamantov
Ľudstvo od nepamäti túžilo nájsť spôsob, ako vyrábať drahé materiály – ideálne premenou iných, lacnejších (možno sa vám vybaví Rudolf II. a alchymisti aj šarlatáni, ktorí sa pohybovali okolo jeho dvora). My už dnes vieme, že zo železa ani olova zlato nevznikne. A tiež už vieme, ako vyrobiť diamant v laboratóriu.
Na začiatku cesty k syntéze diamantov stál otec modernej chémie Antoine Lavoisier. Ten zistil, že kryštalická mriežka diamantu zodpovedá kryštalickej štruktúre uhlíka. A práve to odštartovalo prvé pokusy na výrobu diamantov. Úspech sa dostavil už koncom 19. storočia. Francúzsky chemik Henry Moissan urobil v roku 1892 experiment: na uhlík nechal pôsobiť vysoký tlak a zároveň vysokú teplotu, čím presne simuloval podmienky vzniku diamantov v prírode. Podarilo sa mu tak vytvoriť prvý syntetický diamant.
Prvotné snahy o vytvorenie diamantov napodiv nereagovali na dopyt zo strany klenotníkov, ale z priemyselných odborov. Malinké diamanty, ktoré sa začali vyrábať, dobre slúžili pri výrobe laserov, komunikačných technológií či v mikroelektronike, na brúsenie a tvorbu šperkov sa však nehodili. S rozvojom technológií ale prišiel čas aj na klenotníctvo, a tak sa dnes diamanty vyrábajú v rôznych veľkostiach a farebných variantoch a zdobia mnoho krásnych šperkov.
Ako lab grown diamanty vznikajú?
Diamanty laboratórneho pôvodu sa dnes vyrábajú dvoma rôznymi metódami: CVD (Chemical Vapor Deposition) a HPHT (High-Pressure-High-Temperature). Obe majú jedno spoločné – treba mať malý kus diamantu, ktorý slúži ako zárodočný kryštál. Vzniknuté diamanty patria v ideálnom prípade do kategórie IIa, ktorá je v prírode najvzácnejšia. Takou kvalitou sa pýši len 1 % vyťažených diamantov. V diamantovej typológii označenie IIa znamená, že je kameň chemicky takmer alebo úplne čistý (neobsahuje teda žiadne prímesi iných prvkov). Také diamanty nie sú nijako zafarbené, sú čisto číre.
CVD: metóda chemickej depozície z plynnej fázy
Pri tomto procese sa atómy plynu vrstvia na zárodočný kryštál – malý, tenký plátok vylešteného prírodného alebo laboratórneho diamantu. Ten sa vloží do reaktora, ktorý sa utesní a vyplní zmesou špecifických plynov bohatých na uhlík (napr. metán). Potom sa do reaktora pustí mikrovlnné žiarenie. To spôsobí zahriatie plynnej fázy až do plazmatickej formy, zhruba na 800 – 1200 °C. V tej chvíli sa od seba atómy uhlíka úplne oddeľujú a postupne potom difundujú k chladnejšiemu diamantovému plátku. Nasadajú naň a diamant pomaly kryštalizuje.
Vznikajúci diamant sa musí v priebehu rastu zbavovať čiernych nediamantových grafitových vrstiev, ktoré sa na ňom tvoria. Po vyleštení sa kryštál vracia do komory k ďalšiemu rastu. To sa opakuje v priebehu kryštalizácie niekoľkokrát. Výsledkom je plochý, kubický, tabuľkový kryštál.
Touto metódou je možné syntetizovať viac diamantov naraz, záleží ale na veľkosti komory a počte zárodočných doštičiek. Rast kryštálu však kvôli očisťovaniu trvá o niečo dlhšie, 3 až 4 týždne. Veľkosť komory a doba expozície tiež ovplyvňujú veľkosť výsledného diamantu. Vzniknuté kryštály môžu mať hnedé zafarbenie, ktoré je možné odstrániť vyžíhaním. Metóda CVD využíva všeobecne nižšie teploty aj tlaky ako HPHT postupy.
HPHT: vysokotlaková vysokoteplotná metóda
Tento spôsob výroby diamantov je starší a viac sa blíži k podmienkam v prírode. V rámci tohto výrobného princípu existujú tri rôzne typy zariadení: pásové, kubické a s delenými guľami (BARS). Tieto stroje bývajú súčasťou vysokotlakového hydraulického lisu.
Základom je opäť malý kúsok diamantu, ktorý sa spoločne s kovovým katalyzátorom a kúskom uhlíka vo forme grafitu vloží do špeciálnej komory. Ako katalyzátory sa používajú tzv. prechodné kovy, ktoré majú vysokú teplotu topenia, napr. mangán, kobalt, nikel alebo železo. Potom sa v komore vyvinie teplota až 1500 °C a tlak 50-60 kbar (hodnoty sa môžu mierne líšiť podľa typu zariadenia). Kov sa roztaví a rozpustí zdroj uhlíka, ktorý následne migruje k chladnejšiemu diamantovému zárodočnému kryštálu, a tak dochádza k rastu diamantu.
V prípade lisu BARS je tlak vyvinutý na 2 sety dielov alebo kovadlín, ktoré dohromady tvoria onú rozdelenú guľu. Prvá, vonkajšia súprava je vyrobená z ocele a má 8 dielov. Po zložení do sféry sa uprostred vytvorí dutina v tvare osemstenu. V nej sa nachádza druhá, vnútorná súprava 6 kovadlín z grafitu. Tie tvoria centrálnu, kubickú dutinu, v ktorej rastú diamantové kryštály. Dutina je však menšia ako v prípade pásového typu, preto sa týmto spôsobom spravidla vyrobí menší kryštál.
Jeden diamant veľkosti 1 ct vytvorený pomocou pásového aparátu rastie minimálne 5 dní. Kryštalizácia HPHT spôsobom môže ale trvať aj niekoľko týždňov. Všetko záleží na požadovanej veľkosti diamantu a veľkosti komory. Predtým predstavovalo veľký problém vyrobiť skutočne bezfarebný diamant, pretože len malá prítomnosť dusíka v reaktore mala za následok sfarbenie dožlta. To sa však podarilo vyriešiť a teraz vznikajú touto metódou krásne bezfarebné kryštály.
O pôvode kryštálov: poznávacie znamenia
Vďaka odlišnému typu rastu prírodných, CVD a HPHT vyrobených diamantov je možné určiť, ktorý kryštál vznikol ktorým spôsobom. Skúmajú sa rastové línie a odlišná, často výraznejšia fluorescencia. Diamanty laboratórneho pôvodu môžu tiež fosforeskovať (žiariť aj po vypnutí lampy), čo prírodné diamanty nerobia.
Ďalej sa skúmajú možné inklúzie spôsobené tokom roztaveného grafitu s kovmi. Kovy, ktoré ako katalyzátory do reakcie nevstupujú, môžu totiž vniknúť do kryštálu a zostať v ňom. Javia sa potom ako čierne miesta, ktoré majú pri pohľade z iného uhla kovový lesk. Prípadné inklúzie u CVD diamantov sú tvorené viac grafitom, ktorý je tiež čierny, ale nevykazuje kovový lesk.
Tiež distribúcia farieb v rámci kryštálu môže byť významným určovacím nástrojom. V HPHT kryštáloch môžeme vidieť geometrické farebné zónovanie spôsobené koncentráciou prvkov pri raste kryštálu, pokiaľ nejde o číry diamant. V CVD diamantoch býva distribúcia farby rovnomerná. Diamanty prírodného pôvodu môžu tiež vykazovať farebné zóny. Oproti HPHT kryštálom ale nebudú geometricky usporiadané, ale náhodné.
Ukazovateľom pôvodu môže byť aj prítomnosť a hlavne kombinácia prvkov, ktoré v kryštáli sú a väčšinou diamant nejako sfarbujú. Niektoré prvky sa totiž v tomto prípade prirodzene pohromade nevyskytujú.
Ďalším významným poznávacím znamením je deformácia kryštálovej mriežky. Tá sa skúma pomocou polarizačných filtrov. Pri prírodných diamantoch je mriežka často mozaikovo deformovaná, pretože diamant musí uraziť k zemskému povrchu dlhú a náročnú cestu, pri ktorej je vystavený rôznemu tlaku z rôznych strán. U HPHT diamantov mnoho deformácií nepozorujeme, pretože pri vzniku kryštálu pôsobí tlak rovnomerne zo všetkých strán. Pri CVD diamantoch uvidíme skôr deformačné vzory v podobe pruhov.
Nie všetky diamanty ale musia vykazovať odlišnosti vo všetkých kategóriách. Na presné určenie pôvodu je preto dôležité overiť čo najviac diamantových vlastností. Základným poznávacím znamením je tvar pôvodného kryštálu. Prírodné diamanty majú tvar osemstenu; rast kryštálu prebiehal na 8 rôznych kryštálových plochách, teda v 8 smeroch. Metóda CVD používa ako svoje jadro tenký štvorček diamantu, takže kryštál rastie iba na jednej ploche a výsledkom je plochý tabuľkový kryštál. HPHT diamanty majú okrem oktaedrických aj kubické rastové plochy.
Nezávislé americké laboratórium GIA disponuje bohatou databázou rôznych diamantových kryštálov a ich gemologických vlastností, ktoré jej skvele slúžia pri určovaní pôvodu diamantov i spôsobu ich vzniku. Má tiež svoj vlastný CVD prístroj na výrobu diamantov, vďaka ktorému získava ďalšie informácie a zdokonaľuje určovanie pôvodu diamantov. GIA vlastní technologicky vysoko pokročilé stroje, ktoré umožňujú spoľahlivo otestovať aj veľmi malé diamanty.
Pár zaujímavosti na záver
Laboratórium IGI vystavilo certifikát lab grown diamantu, ktorý mal po vybrúsení váhu 14,6 ct, čo z neho robí jeden z najväčších diamantov vytvorených metódou CVD. Bol certifikovaný ako typ IIa, čo je pre tento druh pomerne typické. Jeho farba bola klasifikovaná ako F a čistota VS2. Vybrúsený bol do smaragdového výbrusu s rozmermi 13,5 × 13,2 × 8,93 mm. Vyrobila ho firma Ethereal Green Diamond, ktorá sídli v Bombaji. Diamant nesie názov Freedom of India.
Vyššie sme spomenuli, že kovy, ktoré sa do HPHT reaktora pridávajú ako katalyzátory, môžu občas vstúpiť do kryštálu diamantu a zostať v ňom uväznené. Sú z nich potom klasické inklúzie, ktoré sa javia ako čierne miesta. Zaujímavé však je, že pokiaľ je v kryštáli takých kovových inklúzií viac, diamant môže reagovať na magnet a byť im priťahovaný.
Aj diamanty majú svojich chameleónov. Existujú prírodné diamanty, ktoré menia svoju farbu v závislosti na vonkajšom tepelnom alebo svetelnom prostredí. Najčastejšie zo zelenej na žltú, menej často obrátene. GIA ale mala možnosť skúmať aj diamant vytvorený HPHT metódou, ktorý bol klasifikovaný ako Fancy Vivid Pink. Tento diamant sa po expozícii krátkovlnnému UV svetlu mení z ružového na oranžový. Do niekoľkých minút sa ale jeho pôvodná farba zase vráti.
Lab grown diamanty nám skrátka vedia pripraviť množstvo prekvapení. Kto vie, aké ďalšie si ešte schovávajú a aké možnosti nám v budúcnosti ponúknu.
