Đã ghi nhận Cubic Zirconia (CZ) được phủ Kim Cương Nhân Tạo ở dạng tinh thể nano (Bản tin tháng 06/2009)

(Bài viết của Sally Eaton-Magana và Karen M. Chadwick, G&G Spring 2009  – biên tập Đỗ Tường Huy)

Đã 2 thập niên kể từ khi tạp chí G&G lần đầu đưa tin Cubic Zirconia với lớp phủ dày giống kim cương (Spring, 1987 Gem News, trang 52) và E. Fristch cùng các cộng sự đã bình luận về một khả năng xa về sự phá triển của lớp phủ tinh thể mỏng hơn trên Cubic Zirconia (CZ) sẽ đem đến tính dẫn nhiệt của kim cương (“Nghiên cứu ngọc học sơ bộ về các lớp phủ mỏng kim cương nhân tạo”, Summer 1989 G&G, trang 84-90). Gần đây phòng thí nghiệm GIA có cơ hội nghiên cứu một vài mẫu Cubic Zirconia mới, có tính thương mại được báo là bị phủ bằng một lớp tinh thể kim cương nhân tạo nano (đặc điểm xác định là kích thước hạt nhỏ hơn 500nm). Công ty Serenity Technologies (Temecular, California) và Zirconmania (Los Angeles) đã cung cấp cho phòng thí nghiệm loại vật liệu mà họ bán ra thị trường dưới tên gọi CZ vĩnh cửu (EternityCZ) và Kim cương phủ vecni (Diamond-Veneer).

Website của Serenity Technologies tuyên bố “Gần như không thể xác định bằng mắt EternityCZ giống bất cứ thứ gì ngoại trừ kim cương. Cách duy nhất có thể xác định EternityCZ là bằng trọng lượng, độ cứng và thành phần hóa học”. Họ cũng tuyên bố chiết xuất và độ tán sắc thay đổi do lớp phủ tinh thể kim cương nano. Zirconmania cũng có tuyên bố tương tự về Diamond-Veneer.

Chúng tôi giám định 14 mẫu tròn giác cúc từ Serenity (0,29 – 0,32ct, hình 1) và 4 mẫu từ Zirconmania (0,13 – 2,36ct). 17 mẫu tương ứng với khoảng màu D theo thang phân cấp màu kim cương GIA, viên cuối cùng tương ứng với màu E.

Tất cả các phân tích được tiến hành đều hoàn toàn xác định các mẫu là kim cương nhái. Kiểm định bằng kính hiển vi chiếu sáng thị trường tối đã thể hiện phần đáy màu cam lấp lánh đặc trưng của CZ. Tất cả đều được thử như là “không phải kim cương” với bút thử tính dẫn nhiệt của kim cương và thiết bị DiamondSure. Tất cả các mẫu đều có các ngấn với nhiều kích cỡ dạng trôn ốc, không giống dạng nấc thang trong kim cương. Thêm vào đó tất cả các mẫu đều hiện diện lớp phủ ở phần trên và phần đáy khi xem dưới ánh sáng phản chiếu (hình 2). Sự hiện diện của lớp phủ khác nhau trong các mặt giác và đặc biệt ở các cạnh giác. Cuối cùng, lớp phủ có thể bị xước bởi đầu nhọn cứng như corundum (Mohs 9) – vì thế nó dường như không được tính một cách đáng kể vào độ bền của CZ.

Giá trị tỷ trọng nằm trong khoảng 5,91 – 5,96 được tính bằng thiết bị đo không tiếp xúc DiaVision. Khoảng này trùng khớp với tỷ trọng 5,95 đã được biết là của yttrium-stabilized CZ (M. O’Donoghue, Ed, Gems, 6^th ed, Butterworth-Heinemann, Oxford UK, 2006). Chúng tôi không thể đo chiết suất của các viên CZ bị phủ bằng cách sử dụng chiết suất kế ngọc học tiêu chuẩn, nhưng có thể quan sát hiện tượng nhìn xuyên thấu (read-through) giúp có được chiết suất tương đối gần đúng, kết quả đem lại phù hợp với CZ hơn là kim cương.

Sử dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật phân tích phổ Raman, phổ huỳnh quang (các kích thích laser tại các bước sóng 325, 488, 514, và 830) và phổ FTIR cho thấy không có các đỉnh tương ứng với kim cương. Phổ Raman và FTIR phù hợp với CZ. Mặc dù chúng tôi vẫn chưa có cơ hội xác định độ dày của lớp phủ, nó quá mỏng để có đóng góp rõ ràng vào phổ vượt trội của lớp vật liệu nằm bên dưới.

Kết quả của các thí nghiệm chứng tỏ rằng các mẫu EternityCZ và Diamond-Veneer này dễ dàng phân biệt với kim cương. Đặc điểm của các vật liệu phủ được tiếp tục tập trung nghiên cứu. Nếu vật liệu phủ là tinh thể kim cương tổng hợp kích thước nano, thì không quá hư cấu để tiên đoán là kim cương tự nhiên – thay vì CZ – sẽ được sử dụng như là vật liệu nền tương lai để cải thiện dáng vẻ hoặc màu sắc của viên đá (Summer 1991, Gem News, trang 118 - 119). Nếu kiểu xử lý như thế này trở nên có tính thương mại, nó sẽ gây khó khăn rất nhiều cho các nhà ngọc học khi xác định.