در سال‌های اخیر، آزمایشگاه گوهرشناسی مؤسسه GIA در آنتورپ، طی بررسی‌های مربوط به «گزارش منشأ الماس»، به نمونه‌هایی نادر از الماس‌های خام دست یافت. این بررسی‌ها که معمولاً روی الماس‌های تراش‌خورده تمرکز دارد، این بار فرصتی فراهم آورد تا نمونه‌های خام طبیعی نیز مطالعه شوند. در میان آن‌ها، دو بلور با وزن‌های ۱.۷۵ و ۱.۴۴ قیراط از استرالیا گزارش شدند. نکته‌ی شگفت‌انگیز درباره‌ی این دو بلور، وجود دو ناحیه‌ی رنگی متفاوت در هر کدام بود: بخشی بی‌رنگ و بخشی صورتی، با مرزهایی مشخص میان آن‌ها.

تصویر نزدیکی از کریستال الماس ۱.۴۴ قیراطی، مرز بین بخش‌های صورتی (چپ) و بی‌رنگ (راست) را نشان می‌دهد.

منشأ رنگ صورتی در الماس

در اغلب الماس‌های طبیعی صورتی، رنگ به‌واسطه‌ی وجود باند جذب نوری پهن در حدود ۵۵۰ نانومتر در طیف مرئی ایجاد می‌شود. این پدیده نتیجه‌ی تغییر شکل پلاستیکی شبکه‌ی بلور در اثر فشار مکانیکی پس از رشد بلور است. هنوز همه‌ی جزئیات چگونگی این تغییر و ساختار نهایی آن روشن نیست؛ از این‌رو، دو بلور مورد بررسی فرصتی بی‌نظیر برای مطالعه‌ی دقیق‌تر منشأ رنگ صورتی در الماس‌های طبیعی فراهم کردند.

بررسی طیف‌سنجی نوری

پژوهشگران GIA با استفاده از طیف‌سنجی جذب مرئی–فروسرخ نزدیک (Vis-NIR) تفاوت میان بخش صورتی و بی‌رنگ را بررسی کردند. در بخش صورتی، جذب نوری مشخصی در حدود ۵۵۰ نانومتر مشاهده شد، اما در بخش بی‌رنگ چنین جذبی وجود نداشت. این تفاوت واضح، نشانه‌ی ارتباط مستقیم رنگ صورتی با تغییرات ساختاری شبکه‌ی بلور بود.

تحلیل فروسرخ و فتو‌لومینسانس

در نمونه‌ی ۱.۴۴ قیراطی، طیف‌سنجی فروسرخ (IR) و فتو‌لومینسانس (PL) نیز برای هر دو بخش به‌طور جداگانه انجام شد. نتایج نشان داد هر دو ناحیه از نوع Ia طبیعی هستند و غلظت نیتروژن در آن‌ها به حد اشباع رسیده است؛ بنابراین اندازه‌گیری دقیق نسبت مراکز نیتروژنی ممکن نبود.

در طیف‌های فتو‌لومینسانس، پهنای قله‌های رامان و H3 در هر دو ناحیه مشابه بود. قله‌ای در ۶۷۶ نانومتر نیز دیده شد که پیش‌تر در الماس‌های صورتی خام گزارش شده بود. همچنین یک باند تابشی گسترده در محدوده‌ی ۶۰۰ تا ۷۳۰ نانومتر مشاهده شد که دقیقاً با نوارهای صورتی درون بلور منطبق بود. این باند تابشی همانند جذب ۵۵۰ نانومتری، عامل اصلی ایجاد رنگ صورتی است.

سمت چپ: طیف‌های جذب Vis-NIR برای کریستال ۱.۴۴ قیراطی که از بخش‌های صورتی و بی‌رنگ جمع‌آوری شده‌اند. نوار جذب در ۵۵۰ نانومتر به‌طور برجسته‌ای در بخش صورتی دیده می‌شود. طیف‌ها برای وضوح بیشتر روی هم قرار داده شده‌اند.
سمت راست: طیف‌های فوتولومینسانس (PL) با برانگیزش ۵۳۲ نانومتر از کریستال ۱.۴۴ قیراطی، یک باند گسیل در حدود ۶۰۰ تا ۷۳۰ نانومتر را نشان می‌دهند که از نواحی دارای نواربندی صورتی جمع‌آوری شده است و در بخش بی‌رنگ مشاهده نشده — این باند لومینسانس پیش‌تر به نوار جذب ۵۵۰ نانومتر نسبت داده شده است. قله‌های رامان الماس به‌صورت مساوی مقیاس‌گذاری شده‌اند.

بیشتر بخوانید:

الماس زعفرانی یا Saffron Diamond

ساخت الماس با استفاده از پرتو الکترونی و آدامانتان

الماس آزمایشگاهی و غارت ثروت ملی بوتسوانا

الماس بلک اورلوف Black Orlov Diamond

ساختار دو مرحله‌ای رشد بلور

مرز مشخص میان بخش صورتی و بی‌رنگ، بیانگر دو مرحله‌ی متفاوت رشد بلور است. بخش بی‌رنگ که فاقد تغییر شکل پلاستیکی است، احتمالاً در مرحله‌ای دوم و در شرایط پایدارتر رشد کرده است. در مقابل، بخش صورتی تحت فشار شدید قرار گرفته و همین تنش سبب تغییر در شبکه‌ی بلوری و پیدایش رنگ صورتی شده است.

این دو بلور الماس خام (۱.۷۵ قیراط در سمت چپ و ۱.۴۴ قیراط در سمت راست) نمونه‌های نادری از الماس‌هایی هستند که هم بخش‌های صورتی و هم بخش‌های بی‌رنگ را نشان می‌دهند. میدان دید ۱۰.۸ میلی‌متر (چپ) و ۷.۴ میلی‌متر (راست).

مشاهدات میکروسکوپی

با غوطه‌ور کردن بلور در مایع متیلن یدید (methylene iodide)، نوارهای رنگی صورتی با وضوح آشکار شدند. تصاویر حاصل وجود لایه‌های باریک متوالی از رنگ صورتی را نشان دادند که با تابش نور، درخششی لطیف ایجاد می‌کردند. این الگوها با نتایج طیف‌سنجی PL و جذب نوری تطابق کامل داشتند و ارتباط ساختاری رنگ را تأیید کردند.

کریستال ۱.۴۴ قیراطی در متیلن یدید غوطه‌ور شد تا جزئیات بیشتری آشکار شود. پیکان‌های قرمز در تصویر کوچک (با میدان دید ۳.۴ میلی‌متر) نواربندی‌های صورتی را نشان می‌دهند.

اهمیت علمی و زیبایی‌شناختی

از آنجا که الماس‌های صورتی طبیعی بسیار کمیاب‌اند، کشف دو نمونه‌ی خام دارای بخش‌های بی‌رنگ و صورتی، دستاوردی استثنایی به‌شمار می‌آید. این یافته‌ها به درک بهتر فرآیندهای فیزیکی ایجاد رنگ در الماس و نقش تنش‌های درونی در ساختار بلور کمک می‌کند.

نتیجه‌ی پژوهش نشان داد که رنگ صورتی ناشی از ناخالصی شیمیایی نیست، بلکه حاصل تغییرات مکانیکی در شبکه‌ی بلور است. فشارهای درونی در مراحل پایانی رشد باعث جابه‌جایی اتم‌ها و ایجاد مراکز جذب نوری می‌شوند که عامل رنگ صورتی‌اند.

نتیجه‌گیری

دو الماس دو رنگ مورد بررسی نه‌تنها از نظر زیبایی‌شناختی چشمگیر بودند، بلکه از لحاظ علمی نیز ارزش بالایی دارند. پژوهشگران GIA گزارش دادند که این کشف نادر دیدگاه تازه‌ای درباره‌ی منشأ و تحول رنگ در الماس‌های طبیعی ارائه می‌دهد؛ بینشی که می‌تواند در شناسایی، ارزیابی و ارزش‌گذاری الماس‌های صورتی در بازار جهانی نقش مهمی ایفا کند.