这个或那个？ 合成钻石和天然钻石有何不同

由 Alethea 旅馆提供

如果说去年的 JCK 展会上有一件事很清楚，那就是实验室培育钻石再次成为珠宝行业的热门话题。 现在比以往任何时候都更重要的是，零售商能够清楚地与客户沟通实验室培育钻石与开采钻石之间的主要区别。

随着消费者越来越了解实验室培育钻石，珠宝商也越来越多地将其作为一种购买选择，因此有必要随时了解如何适当地披露以及如何回答客户的问题。

实验室培育钻石和天然钻石令宝石学家和科学家着迷。 实验室培育的选择是人类聪明才智和科学成就的壮举，而天然钻石是大自然的壮举，几个世纪以来人们一直在寻找它们，从而使它们变得美丽。 每个提供不同的东西！ 我们需要了解这些宝石的相似之处和不同之处，以帮助我们向好奇且越来越精明的消费者解释每一种宝石的价值。

相似之处

钻石的矿物学定义是“立方晶系中的结晶碳”。

这样，合成钻石和天然钻石是相同的。 这些相似性反映在它们的属性中，我们将在接下来进行研究。

差异

在亚原子水平上，钻石科学家所依赖的关键差异使我们能够按生长起源类型区分钻石（也就是说 天然或在实验室中培养）。 这些差异将在下面的“检测”部分进行探讨。

相似之处

根据矿物学定义，由于实验室钻石和天然钻石具有相同的定义化学成分和相同的有序原子（立方）结构，因此它们的光学、物理和化学性质相同。

光学的

在光学上，如果它们的切工和 4C 具有可比性，则这两个品种具有相同的光度（亮度）、色散（火彩）、闪烁（闪光）和光泽。 实际上，两者具有相同的折射率和相同的透明度。

折射率表示光通过钻石时的速度降低了多少。 材料的折射率越高，它越能减慢光的速度。 光线穿过材料时速度越慢，它就越需要改变方向并在内部反弹（也就是说 在钻石中）在返回到眼睛之前。 这就是赋予钻石特有的光学特性的原因。

正是钻石中碳原子的独特结构赋予了它高折射特性。 钻石的排列和每单位体积的原子数赋予它高折射率，从而减慢光线。 实验室培育钻石和天然钻石在立方晶体系统中含有 99.95% 的碳，这意味着它们在与光相互作用方面具有相同的光学特性。

身体的

与其光学特性一样，钻石的物理特性是其内部碳原子和电子结构的结果。 因为每个碳原子的最外层有四个电子与其他四个碳原子共享（称为共价键，它具有很高的键解离能，即打破一摩尔分子中特定键所需的能量），原子形成极强的化学键，形成坚硬而坚固的晶体。 这就是为什么钻石的莫氏硬度为 10，以及为什么它具有高相对密度（宝石学家称之为“比重”）的原因。

化工

在室温下，实验室制造的钻石和天然钻石不会与任何化学试剂发生反应，包括强酸和强碱。 这又与它们的化学组成和晶体结构有关。 （这些相似之处也解释了为什么钻石测试仪无法区分两者。）

差异

肉眼看来，实验室培育钻石与天然钻石没有区别。 这是因为属性本​​身不能用肉眼测量这一事实。 然而，通过标准的宝石学测试，人们可以注意到应变结构的差异，这是使用交叉偏振光观察到的（图 1A、1B）。

当金刚石晶体在形成过程中受到物理应力时，就会发生应变，从而使外力和/或应变改变通常各向同性的晶体（也就是说 立方特性）。

天然钻石在其从一百万年到十亿年的形成过程中以及在其运输到地球表面的整个过程中通常会受到不同的压力。 由于天然钻石的生长条件不均匀，它们通常会根据其形成表现出几种不同类型的变形，包括夹杂物周围的变形、晶体生长过程中产生的位错、机械损伤、塑性变形（如“榻榻米孵化”生长） IIa 型钻石）或杂质浓度的差异。

尽管使用高压高温 (HPHT) 方法制造的钻石变形的原因相似，但它们的表现却有所不同。 HPHT 钻石在高压下在均匀场中生长，这意味着它们通常很少或没有低阶（去饱和）应变。

然而，通过化学气相沉积 (CVD) 法生长的钻石则不同。 由于它们的分层、开始/停止生长，它们表现出结构变形，可以在不同的生长层和界面观察到。 此外，CVD 钻石通常具有更高的阶数（也就是说 更亮的颜色）柱状变形图案（带状或平行状）由于它们的生长。

那么，这是否意味着可以使用压力来区分实验室培育钻石和天然钻石？ 简而言之，除非您在交叉的极地下看到过数千颗钻石，否则不会。 即使在这些情况下，如果不进行进一步的确认测试，差异也不会是确定的。 应变图案可以在实验室制造的钻石和天然钻石之间重叠，因此不建议将其用作生长起源的单一、明确的确认测试。