بررسی تفاوت های میان اوپال طبیعی و مصنوعی (مکسی فایر)

Table of Contents

اوپال چیست؟

ریشۀ واژۀ “اوپال  Opal” به واژۀ سانسکریت “اوپالاUpala” به معنای سنگ گران‌بها برمی‌گردد. هندیان معتقدند که این سنگ، خوش شانسی می‌آورد. اوپال SiO2 n H2O یک سنگ قیمتی پرطرفدار در طول قرنهای متمادی بوده است. اگر چه زیبا، اما بسیار شکننده است و به راحتی آسیب می بیند. این گوهر از کره های سیلیکا ساخته شده است که این  کره های سیلیکایی از نظر اندازه بسیار کوچک هستند  و در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. در  بین این کره ها آب وجود دارند که همین مسئله باعث انعکاس نور و ایجاد پدیده بازی رنگ می شود. این سنگ دارای ضریب شکست ۱.۴۵ (شکسته یگانه دارد) وزن مخصوص ۱.۹۸ تا ۲.۲۵ و  سختی آن ۲- ۶.۵ است سیستم کریستالی آن آمورف (غیر کریستالی) است. کشورهای استرالیا برزیل مکزیک ایتالیا و … دارای معادن اوپال هستند. امروزه با گسترش گوهرهای مصنوعی، روش های مورد استفاده برای ساخت آنها و همچنین روش های اکتشافی جدید در ارتباط با آنها جایگاه ویژه ای در بین جوامع گوهر شناسی دارد (Renfro et al, 2010). در دهه اول سال ۲۰۰۰ اوپال های مصنوعی  به بازار عرضه شدند (Choudhary and Bhandari, 2008).

اولین تلاش برای تولید اوپال مصنوعی در سال ۱۹۶۴ گزارش شده است و به صورت تجاری از سال ۱۹۷۵ تولید شده است. اولین تولیدات اوپال مصنوعی توسط گیلسون[۱]، کیوسرا- اینوموری[۲]  و دانشمندان روسی بوده است (Quinn, 2003; (Smallwood, 2003. کیوسرا از کیوتو ژاپن، یک اوپال مصنوعی آغشته به پلاستیک، به شکل نودول های نامنظم پولیش داده شده، به رنگ سفید و دیگر رنگ های روشن تولید و به بازار عرضه کرد (Kammerling et al., 1995c). تکه های برش داده شده در اشکال مختلف تا حدود ۵ ct  موجود بودند (شکل۱).

۱- Gilson

۲- Kyocera/Inamori

به طور کلی اوپال ها هیچ الگوی پراش اشعه ایکس بلوری را نشان نمی دهند که این به معنای ساختار آمورف آنهاست.سنتز اوپال ها یک کار دشوار بوده ولی اخیرا به خوبی انجام شده است. طبق نظر ناساو (۲۰۰۰) برای تولید اوپال مصنوعی ۳ مرحله لازم است:

۱ – شکل کره های سیلیکا دقیقا هم اندازه باشد

۲- اجازه دهیم آنها در یک نظم و آرایش متراکم جایگیری کنند

۳- پر کردن فاصله بین آنها با موادی با ضریب شکست مناسب با ترکیبی از SiO۲-n-H۲O.

اگر چه انجام دادن دو مرحله اول نسبتا آسان به نظر میرسد اما مرحله سوم و نهایی شامل استفاده  ترکیبی از حرارت و فشار، برای تولید محصول نهایی است که نیازمند دقت بالایی می باشد. جزییات بیشتر، اسرار تجاری هستند (Jayaraman, 2000).

اوپال های مصنوعی در بازار تحت عنوان اوپال های تولید گیلسون به فروش می رسند، در هر حال کاملا مشابه اوپال های طبیعی نیستند (شکل  ۴ و ۲).

در زمینه منطقه فعال فیزیک نوری کریستال های فوتونیک، به نظر می رسد اوپال از نوع کریستالهای فوتونی منجمد با نانو کره های سیلیکایی منظم شده در یک آرایش منظم، در مقیاس نوری، به شکل شبکه هایی منظم در داخل زمینه دیده می شوند(Jayaraman, 2000) (شکل ۳).

عکس اوپال

یک نوع اوپال آتشین مصنوعی مکسی فایر (Mexifire) نام دارد که یکی از معدود سنگهای مصنوعی رنگی جدید بود که در سال ۲۰۰۰ تولید و به بازار عرضه شد (Choudhary and Bhandari, 2008; Bhandari and Choudhary, 2010; Henn et al., 2010  ).

مکسی فایر بر خلاف دیگر نوع اوپالهای مصنوعی بازی رنگ ندارد و ساختار آن بنا به گزارشات شبیه به اوپال طبیعی است (به عنوان مثال از کره های سیلیکایی تشکیل شده است) و رنگ نارنجی آن به علت وجود آثاری از عنصر آهن است (Renfro et al, 2010) (شکل ۵). یکی از خصوصیات قابل توجه مواد مصنوعی این است که، آشفتگی (بی نظمی) در آنها دیده نمی شود و اغلب به عنوان همتای طبیعی شان بکار برده می شوند.

خواص اوپال

برای بررسی خواص اوپالهای طبیعی و مصنوعی از فاکتورهای مختلفی استفاده می شود که در زیر به بررسی آنها می پردازیم. در ابتدا تعریف ضریب شکست و وزن مخصوص که از مهمترین فاکتورها هستند آورده شده است.

ضریب شکست RI (Refractive index): تغییر سرعت و جهت نور در گوهر نسبت به حرکت نور در هوا می‌باشد.

وزن مخصوصSG (Specific gravity): نسبت گوهر در مقایسه با وزن آب هم حجم آن می‌باشد.

از نظر خواص گوهرشناسی، نمونه اولیه مکسی فایر مقدار RI (1.380–۱.۴۰۵) را نشان داد که کمی پایین تر از مقداری بود که برای اوپال آتشین طبیعی (۱.۴۲۰-۱.۴۳۰)  گزارش شده بود. وزن مخصوص نمونه های مصنوعی (۱.۶۳-۱.۷۷) نیز پایین تر از مقداری است که برای اوپال آتشین طبیعی  وجود دارد (~ ۲.۰۰). مکسی فایر تولید شده دارای یک ساختار توربیدی (گل آلود) منطقه ای است (شکل ۶).

اوپال مکسی فایر

برخلاف دیگر محصولات اوپال مصنوعی، مکسی فایرها مشخصه بافت ندولی (قفس مرغی) یا ساختار ستونی را نشان نمی دهند. طیف سنجی انرژی پراکنده  فلورسانس اشعه ایکس (EDXRF) اثری از آهن و کلسیم در مکسی فایر ها را نشان می دهد که با اوپال آتشین طبیعی سازگار است. اگر چه در گذشته از Zr برای آغشته کردن و تثبیت اوپال استفاده می شده، اما در این مواد شناسایی نشده است.

از اواخر سال ۲۰۰۹ فرایند تولید اصلاح شد، طوری که مکسی فایرهای تازه تولید شده دارای خواص گوهرشناسی بسیار شیبه به اوپال آتشین طبیعی بودند. در حالی که خواص میکروسکوپی دو نسل از مواد مشابه هم است، اوپال مصنوعی مکسی فایر جدید دارای میزان RI 1.47 و SG 2.19  ثابت است. اگرچه این اندازه گیری ها دقیقا مشابه مواد طبیعی نیست (Renfro et. al, 2010).

خوشبختانه طیف مادون قرمز مواد مکسی فایر جدید ویژگی ای دارد که اجازه میدهد به طور قطعی از اوپال طبیعی جدا شود. ویژگی های مشاهده شده در نسل جدید اوپال مکسی فایر این موارد هستند: برآمدگی ضعیف در ~۵۴۴۰ cm– ۱یک قله تیز در ~۴۵۲۰ cm–۱، یک نوار جذب در ۲۶۵۲ cm–۱ و جذب کامل طول موج در زیر ۲۴۰۰ cm–۱ (; Bhandari و Choudhary, 2010).

اگرچه  اوپال مصنوعی مکسی فایر  در بسیاری جهات بسیار شبیه به اوپال طبیعی است، اندازه گیری دقیق RI و SG راه حلی ساده و مناسبی برای تمایز منشاء مصنوعی آنها می باشد.رنگ های روشن و بازی رنگ با ظاهر غیر طبیعی یک راه سریع برای تشخیص این است که اوپال غیر طبیعی است.

اوپال آتشین نارنجی مصنوعی همچنین در دهه اول ۱۹۹۰ توسط کیوسرا بعنوان جایگزینی برای مواد طبیعی مکزیکی معرفی شد (Henn and Milisenda, 1999b)، طیف سنجی مادون قرمز حضور رزین (صمغ)را به عنوان تثبیت کننده  در آنها نشان داد. اوپال های مصنوعی تولید شده در چین و روسیه توسط هن و همکاران (۱۹۹۵) توصیف شده اند Koivula et al. 2000)).

اوپال یک گوهر قیمتی است که به دو صورت طبیعی و مصنوعی به بازار عرضه می شود. مهمترین مشخصه آن بازی رنگ است، که بعلت وجود آب بین کره های سیلیکا در آن است. از لحاظ ظاهری اوپال های مصنوعی و طبیعی تفاوت آنچنانی را نشان نمی دهند. برای بررسی  تفاوت بین خواص اوپالهای طبیعی و مصنوعی از فاکتورهای مختلفی استفاده می شود که ضریب شکست و وزن مخصوص از مهمترین آنها هستند. بررسی ها نشان داده است که مقدار RI برای مکسی فایر کمتر از این مقدار برای اوپال آتشین طبیعی است. وزن مخصوص نمونه های مصنوعی کمتر از نمونه های طبیعی است و همچنین نمونه های مصنوعی ساختار توربیدی (گل آلود) را نشان می دهند. مکسی فایرها مشخصه بافت ندولی (قفس مرغی) یا ساختار ستونی که مشخصه اوپال های مصنوعی است را نشان نمی دهند. طیف سنجی انرژی پراکنده  فلورسانس اشعه ایکس (EDXRF) اثری از آهن و کلسیم در مکسی فایر ها را نشان می دهد که با اوپال آتشین طبیعی سازگار است. بررسی طیف مادون قرمز بطور قطعی اوپال های مصنوعی و طبیعی را از هم متمایز میکند. اندازه گیری دقیق RI و SG یک نشانه قوی از منشاء مصنوعی آنها را نشان می دهد. همچنین رنگ های روشن و بازی رنگ با ظاهر غیر طبیعی یک راه سریع برای تشخیص این است که اوپال غیر طبیعی است.

5/5