miércoles, 6 de abril de 2016

LOS TRATAMIENTOS Y LAS IMITACIONES - EL DIAMANTE





Los primeros métodos de laboratorio para crear diamantes sintéticos tenían un costo prohibitivo. 
Los avances tecnológicos, sin embargo, han hecho que sea más fácil para los diamantes sintéticos para entrar en el mercado. Desafortunadamente para los consumidores, las pruebas para identificar esos diamantes son bastante caras, por lo que es difícil saber si son naturales o artificiales, para la gente común. 




Métodos especiales

La discusión anterior, léala acá 
abarca la inmensa mayoría de los materiales. 
Sin embargo, algunos cristales requieren condiciones de crecimiento muy inusuales. Este es ciertamente el caso de circonio cúbico que hasta la fusión de cráneo no se convirtió en un proceso comercial. 
Tal vez el más notable de ellos es el diamante.




El diamante es un producto de muy altas temperaturas y presiones, condiciones que se encuentran principalmente en la capa de tierra a una profundidad de 15 o más millas por debajo de la superficie. 
El principal obstáculo para la síntesis de los diamantes fue:
- encontrar equipos que pudieran producir estas condiciones 
- y los materiales a utilizar en la fabricación de este equipo que le permitiría al equipo en sí para sobrevivir y mantener estas condiciones. 




El éxito se reivindica en el periodo 1850-1950, pero nunca fue verdaderamente documentado. 
Esa situación ha cambiado, de manera espectacular e irreversible, en los últimos 60 años.



Este diamante sintético fue creado a través del proceso de CVD (Chemical Vapor Disposición).


Un diamante está hecho de carbono puro. 
La dureza y propiedades ópticas del diamante son únicos debido a su estructura cristalina compacta, fuertemente unida. 
Las condiciones necesarias para producir esta estructura era durante muchos años muy alta temperatura y presión, similar al entorno de crecimiento de los diamantes naturales. 
Los intentos de duplicar el proceso de la naturaleza en el laboratorio ya en la década de 1880 (JB Hannay, en Glasgow, y en 1896 por Henri Moissan en Francia) no fueron concluyentes.





La prueba indiscutible de la síntesis de diamante fue en 1955, cuando los científicos de General Electric Co. anunciaron un gran avance. 
Una prensa de 1.000 toneladas que alcanzaba una temperatura simultánea de 5.000ºF  o sea 2670ºC y presión de 1,5 millones de libras por pulgada cuadrada. 
Se forman de diamantes de carbono muy rápidamente, de segundos a minutos, en estas condiciones. 
Los mayores cristales crecidos por GE estaban cerca de un quilate y algunas piedras pequeñas fueron cortadas de ahí. 
El coste de fabricación, sin embargo, era tan alto, y el proceso tan difícil, que las gemas de diamante sintético no podrían, en ese momento, competir con piedras naturales.




Por el contrario, el polvo de diamante sintético para abrasivos fue relativamente fácil de producir y se ha convertido en un elemento básico y bastante barato, pero la producción de cristales de diamante grandes, transparentes adecuados para el uso como piedra preciosa se mantuvo tecnológicamente difícil de alcanzar y muy caro.





Mientras las condiciones de temperatura y presión extrema que existen a gran profundidad, donde se forman los diamantes dentro de la tierra, no eran alcanzables en un laboratorio o entorno industrial, el comercio de diamantes se mantuvo inmune a los efectos devastadores de los sintéticos y los tratamientos no revelados, los problemas que han plagado el resto del mercado de las piedras preciosas.





Curiosamente, el impulso para hacer grandes diamantes no provienen principalmente de la demanda de piedras preciosas. 
Resulta que los diamantes se encuentran entre los conductores más conocidos de calor. La limitación en la miniaturización de la microelectrónica es la disipación de calor generado por electrones que se mueven en estos circuitos ultra pequeños. 
La CPU de las computadoras modernas generan tanto calor que incluso tienen sus propios ventiladores.
Durante mucho tiempo se ha sabido que un enorme aumento de la densidad de componentes se puede lograr mediante el uso del diamante como sustrato en lugar de silicio, lo que conduce a un avance revolucionario en la miniaturización.

 


El enorme tamaño de este mercado potencial de la electrónica, a inspirado importantes avances en los métodos de crecimiento de cristales de diamante.





Uno de ellos, conocido como CVD (deposición química de vapor) se proyectó inicialmente para ser capaz de crecer cristales de diamante individuales transparentes tan grandes como cubos de 2 pulgadas. 
El potencial a largo plazo, por tanto, existe ahora para la fabricación de diamantes tipo gema de casi cualquier tamaño deseado. 
Esta situación tiene profundas implicaciones para la industria de la joyería.




Tipos de diamante

Los diamantes se agrupan en varias categorías. 

Tipo I piedras que contienen nitrógeno, bien en grupos (tipo IA) o átomos aislados (como tipo IB). 
Todas las piedras de tipo I son aislantes eléctricos y tienen bandas de absorción dentro de la parte infrarroja del espectro. Que comúnmente presentan fluorescencia amarilla a la luz ultravioleta.

Las piedras tipo I piedras pueden ser incoloras, gris o verde (raramente azul o violeta), pero normalmente son de color amarillento a marrón, e incluyen la serie de piedras amarillentas que componen la gran mayoría de los diamantes se ven en el comercio de piedras preciosas.
 




Tipo II diamantes que no contienen nitrógeno y son buenos conductores del calor. 
Las piedras Tipo IIA son incoloras, pero los IIB contienen boro, tienen un color azulado a veces de color marrón o gris, y son conductores eléctricos. 
Una categoría muy rara llamada PCSA rico en hidrógeno, genera un color gris a azul y violeta, es producido por la mina de Argyle en Australia. 
Estas piedras PCSA contienen hidrógeno y también níquel, que es extremadamente raro en diamantes procedentes de otras localidades. 




Piedras de tipo I azul son extremadamente raros, y pueden distinguirse de los ricos en boro tipo IIB piedras, ya que no son conductores y tienen fluorescencia diferente.





Algunos diamantes son "alocromaticos" y coloreado por las impurezas, tales como nitrógeno y boro, que crean centros de color que absorben selectivamente cierta luz.
Sin embargo, una enorme gama de matices es creada por varios tipos de defectos estructurales, como las vacantes. 
Estas se producen de forma natural, pero también pueden ser producidos por una amplia gama de procesos energéticos.





En 1904, el físico William Crookes puso algunos diamantes en un embalaje de sales de radio. 
En un tiempo relativamente corto las piedras se volvieron verdes. 
Por desgracia, también se convirtieron intensamente radiactivas.
Un avance rápido hasta la década de 1940, los aceleradores de partículas se inventaron y fueron ampliamente utilizados en experimentos de física de alta energía. 
Se descubrió que el bombardeo ciclotrón, con protones, partículas alfa y deuterones, podría modificar los diamantes diamantes de color marrón a verde, azul-verde, y amarillo. 
Más tarde se descubrió que las tonalidades amarillas y marrones fueron realmente causadas por el calentamiento de las piedras, como resultado del bombardeo.

 


Por los años 1950 y 1960 ciclotrones y LINAC, aceleradores lineales, se utilizaron para producir comercialmente diamantes de color.
La penetración del color tiende a ser superficial y a menudo en patrones característicos, y, mientras que las piedras azules y verdes eran la norma, se encontraron matices inesperados ocasionales.





Más tarde, se utilizaron reactores nucleares para el tratamiento, pero las partículas de alta energía tienden a comprimir a través de los diamantes, y electrones secundarios se generan, sin embargo, causaron colores de defectos estructurales, al igual que un acelerador lineal. 
Tonalidades azules y verdes fueron el resultado típico, y estos colores se cambiaron a amarillos y marrones por calentamiento. Incluso se descubrió que el calentamiento de un diamante IA tipo bajo alta presión podría convertirlo en color amarillo brillante, y que un tinte de color amarillo podría resultar incluso por el calor generado durante el pulido de diamantes.





Calentar un diamante irradiado hibrída el material y cambia el color mediante la alteración de la absorción de luz del centro de color, defecto creado por el bombardeo de alta energía. 
El calor puede incluso eliminar la coloración, en el caso de la tonalidad amarilla en piedras que contienen nitrógeno. 




La Compañía GE obtuvo patentes durante la década de 1970 para un proceso de quitar el color amarillo de los diamantes. 
Pero en la década de 1990 la compañía encontró que el calentamiento bajo presión muy alta trabajaba aún mejor y también era capaz de crear realmente cristales de diamante de carbono en diversas formas.

 


Este método de "crecer" diamantes fue etiquetado HPHT (alta presión de alta temperatura).

Proceso HPHT


HPHT es ahora un proceso comercial ampliamente utilizado y es empleado por las empresas en Rusia, Suecia, Asia y los EE.UU.. Los diamantes pueden ser producidos en una amplia gama de colores, y estos colores se pueden modificar adicionalmente por irradiación y calentamiento. 
La combinación de HPHT, irradiación, y calor es ahora capaz de generar un diamante en prácticamente cualquier color deseado. 
Esto crea un reto continuo para los laboratorios
Los problemas de detección que han plagado otras piedras preciosas se aplican ahora a diamantes también. 
La urgencia de este desafío obligó a los principales laboratorios de pruebas para desarrollar métodos para la detección de diamantes sintéticos y tratamientos, y hasta ahora se han mantenido al día con todas las nuevas tecnologías. 
Aquí está una descripción general de los productos creados por HPHT.





Los diamantes generalmente surgen de los equipos como piedras de color amarillo / marrón (tipo IB) y, a veces de color amarillo o (IIA) de color verdoso o anaranjado. 
Las pocas piedras incoloras son de tipo IIA y pueden tener un tono gris o azul claro, sobre todo si se añade algo de boro. 
Si las piedras originales se irradian y luego son recocidos a alta temperatura, de tipo IB las piedras pueden volverse de color rosado, anaranjado, marrón o púrpura-rosado. 
Tipo IB y algunas piedras IA pueden ponerse rojo, púrpura y rojo anaranjado. 




La empresa Lucent (Denver) está comercializando diamantes "Imperial rojos" que resultan del proceso de tres pasos, HPHT recocido + irradiación de recocido a baja temperatura. 
Gemesis produce en masa piedras de color amarillo, y Chatham en tonos amarillos, azules y rosas. 
Chatham parece estar usando un proceso HPHT ligeramente modificado, porque las piedras son menos saturadas y más uniformemente coloreadas, haciéndolas más difíciles de identificar como sintético.





El método HPHT puede producir diamantes en tiempos razonablemente cortos sólo si se utiliza un fundente, el carbono se disuelve en el flujo y precipita en forma de cristales de diamante. 
Los fundentes utilizados son metales: hierro, níquel y cobalto. 
Estos metales muy a menudo aparecen como inclusiones microscópicas dentro de los diamantes y son un instrumento muy útil para la identificación. 
El metal a veces puede estar presente en cantidad suficiente para hacer que las piedras sean magnéticas. 
El método HPHT genera cristales de diamante muy bien formado. 
Los cristales pequeños, hasta 3 quilates, se producen en cuestión de unos pocos días.
Las piedras más grandes son posibles, pero tardan más en crecer.





La limitación en el tamaño del cristal en HPHT condujo a la búsqueda de otros métodos de síntesis de diamantes. 
La investigación de película delgada ya en los años 1940 y 1950, sobre todo en Rusia, condujo finalmente a un proceso llamado CVD, deposición química en fase vapor. 




Hace sólo unos pocos años, diamantes Apolo (Boston) comenzó a crecer y comercializar diamantes CVD pequeños y elegantes. 
Su proceso se descompone en gas metano a alta temperatura, la liberación de carbono, que luego se deposita sobre un sustrato a temperatura relativamente baja y presión. 
Tamaños de cristales tipo gema CVD van de menos de ¼ quilates hasta aproximadamente ¾ quilates, pero una gran ventaja en comparación con HPHT es que los diamantes CVD se pueden hacer fácilmente incoloros, aunque naranja oscuro marrón y rosa también se producen. 




Y el proceso se puede ampliar sin un costo enorme. 

Puesto que los diamantes manufacturados son típicamente cúbicos mientras que las piedras naturales son octaédricas, los patrones de crecimiento cúbicos visibles a la luz ultravioleta son definitivos en origen sintético. 
Otras propiedades que se han vuelto cada vez más importantes incluyen la espectroscopia, especialmente en el infrarrojo, cátodoluminiscencia, CL, fluorescencia bajo un haz de electrones, y la fluorescencia bajo luz ultravioleta (UV).





El DTC, Diamond Trading Company, un brazo de DeBeers, a mediados de la década de 1990 desarrolló varios instrumentos diseñados para ayudar al comercio de la joyería en la identificación de los diamantes sintéticos.

 


La literatura gemológica se está llenando de artículos e informes de nuevos métodos de prueba y nuevos procesos. 
Se están utilizando métodos de CVD para aplicar recubrimientos de diamante en circonio cúbico y otras piedras. 
Nuevas combinaciones de irradiación y calor constantemente están siendo juzgados en los sintéticos hechos con todos los métodos conocidos. 
Es difícil incluso para mantener todos los resultados de las pruebas directamente en la cabeza cuando se hace una evaluación.





Por otra parte, el equipo requerido es típicamente complejo y caro y mucho más allá del alcance de las joyerías y pequeños laboratorios. 
Siendo realistas, la certificación no ambigua de un diamante tan natural frente a una piedra sintética sólo puede ser adecuadamente realizada por los principales laboratorios de ensayo. 
El costo del análisis es lo suficientemente alto como para evitar que todos menos un puñado de diamantes pulidos sea examinado. 
Esto significa que nunca serán certificados quizá 99,999% de todos los diamantes pulidos. 
La detección a granel se ha ofrecido como una solución potencial, pero algunos métodos de detección sólo para identificar las gemas que podrían no ser naturales y, por tanto, será necesario realizar más pruebas. 
Tecnologías más recientes están siendo desarrolladas para que puedan ofrecer confirmación algo más fiable. 




El principal problema no es si se puede identificar un diamante fabricado. El tema es si la prueba es apropiada. Es en función de los costos, que pueden llegar a ser prohibitivos para todos.




La disparidad ofrece a los comerciantes sin escrúpulos la oportunidad y el incentivo para añadir diamantes pulidos sintéticos a las parcelas de piedras naturales, basándose en su apariencia y propiedades idénticas para evitar la detección. 
Es posible que, en el futuro, muchos pequeños diamantes que se venden sin garantía de que se originaron en una mina y no un laboratorio o fábrica terminen apareciendo.




Fernando Gatto
Kaia Joyas Uruguay

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