لایه رشد اضافی یاقوت سرخ سنتتیک روی کرندوم طبیعی

یاقوت سرخ سنتتیک (رشد یافته در آزمایشگاه) توسط بسیاری از تکنیک های مختلف مانند روش اﻣﺘﺰاج ﺷﻌﻠﻪ ای ﻳﺎ ورﻧﻮﺋﻴﻞ، هیدروترمال یا فلاکس تولید می شود. در بین آنها فرآیند اﻣﺘﺰاج ﺷﻌﻠﻪ ای یا Flame-Fusion به دلیل کم هزینه بودن و روند تولید سریع ، به مراتب رایج تر بوده و هنوز هم در ساخت انواع رنگهای بزرگ کرندوم مصنوعی که امروزه در بازار به فروش می رسند استفاده میشود. با این وجود ، انواع دیگر روبی (یاقوت سرخ) سنتتیک هنوز هم در بازار فروش وجود دارد. به عنوان مثال ، یک دانه بلور Flame-Fusion با رشد اضافی Flux سنتتیک در قالب یک سنگ واحد گاه به گاه در بازار ظاهر می شود و قبلاً نیز گزارش شده اند. اما در اوایل ژانویه 2015 ، بازار با یک نوع یاقوت سرخ غیرمعمول سنتتیک روبرو شد. این سنگ تا حدودی با چیزهایی که در بالا ذکر شد متفاوت است که در زیر شرح داده می شود.

سنگ مورد مطالعه

نمونه مورد استفاده در این مطلب همانطور که در تصویر بالا میبینید یک روبی 84/1 قیراطی با تراش فست بود (oval , mixed cut). در قسمت رویه سنگ، قرمز مایل به صورتی مشابه یاقوت سرخ طبیعی بنظر میرسد. ابزارهای اولیه گوهری برای جمع آوری خصوصیات گوهر شناسی استاندارد سنگ مانند شاخص های انکساری ، علائم نوری ، وزن مخصوص ، چند رنگی، موج بلند (365 نانومتر) و فلورسانس ماوراء بنفش موج کوتاه (254 نانومتر) استفاده شده است. ویژگی های داخلی در هر دو حالت معمولی و حالت غوطه وری (متیلن یدید) زیر میکروسکوپ مشاهده شده است. تصاویر نیز فلورسانس با استفاده از DiamondView گرفته شد. خصوصیات گوهرشناسی استاندارد سنگ با خصوصیات روبی سازگار است (به جدول زیر مراجعه کنید). نمونه فلورسانس قرمز قوی تحت تابش اشعه ماوراء بنفش موج بلند و قرمز مایل به صورتی در UV موج کوتاه را نشان میدهد.

ویژگی های میکروسکوپی

بررسی‌های میکروسکوپی می تواند بسیاری از ویژگیهای غیر معمول داخلی را فاش کند. این سنگ شامل دو بخش ضخیم قرمز پررنگ از یک لایه رشد اضافی و یک هسته رنگ رفته است. (شکل بالا سمت چپ). لایه رشد اضافی به ما اینکلوژنهای بسیار ریز مویی شکل، اثر انگشت توری مانند را نشان میدهد که در یاقوت های سرخ سنتتیک رشد یافته به روش رشد فلاکس (flux-grown) معمول هستند (شكل بالا وسط). یک اثر آشفتگی ، به دلیل ساختار رشد نامنظم نیز در نزدیکی مرز بین لایه رشد اضافی و هسته مرکزی وجود دارد (شکل بالا راست). در ناحیه مرکز سنگ(تصویر بالا)، تعداد زیادی از اینکلوژنهای اثر انگشتی دیسکی شکل، میانباره های دوفازی مایع با آثار قطره مانند و کریستال های ذوب شده وجود دارد که مشخصه ای برای سفایرهای حرارت دیده شده است. این شواهد حاکی از این است که نمونه سنگ ما در حقیقت  یک دانه بلور سفایر بهسازی با حرارت است که روی آن یک لایه رشد اضافی روبی سنتتیک با روش flux-grown پوشیده شده است داریم. در زیر میکروسکوپ غوطه‌وری با بزرگنمایی پایین، تمام لایه رشد یافته اضافی در تماس مرزی با هسته سنگ به صورت واضح نمایان است. هسته ، بخش اصلی سنگ را تشکیل میدهد که تقریبا بی رنگ است. لایه رشد اضافه شده قرمز پر رنگ و ضخیم از طرف پاویلیون اما نازک از قسمت روی تاج است.

 فلورسانس سنگ

عکس های فلورسانس گرفته شده توسط DiamondView نیز جهت تشخیص به کمک ما می آیند. در این تصویر قسمتی از هسته سنگ که به سطح فست صفحه لوزی و صفحه ستاره کنار تاج رسیده را نشان میدهد. قسمتی که به سطح رسیده دارای عکس العمل خنثی نسبت به اشعه ماورابنفش UV است ولی قسمتهای دیگر سنگ با لایه رشد اضافی دارای فلورسانس قرمز قوی است.

این تضاد قوی در فلورسانس سنگ ناشی از اجزا ناچیز تشکیل دهنده در لایه اضافی و هسته اصلی سنگ است. همچنین اینکلوژن های اثر انگشت فلاکس روی فست Table سنگ نیز دارای فلورسانس قرمز روشن میباشند که به صورت تکه تکه توسط DiamondView گرفته شده است.

تجزیه و تحلیل ابزار پیشرفته

طیف Mid-IR، طیف جذبی را که معمولاً برای کرندوم پیدا می کند ، می دهد. طیف جذب UV-Vis نوارهای جذب به دلیل Cr3 + به عنوان عنصر معمولی ایجاد کننده رنگ در یاقوت سرخ را نشان می دهد. تحلیل رامان نیز تأیید می کند که هر دو لایه رشد مصنوعی و قسمت هسته طبیعی این سنگ کرندوم است. تجزیه و تحلیل شیمیایی نیمه کمی (به جدول مراجعه کنید) حاوی مقدار کمی آهن ، تیتانیوم و گالیم اما نسبتاً زیاد کروم در لایه رشد اضافی در سمت پاویلیون سنگ را مشخص میکند. برعکس در قسمتی که هسته سنگ که به سطح فست صفحه لوزی و صفحه ستاره کنار تاج رسیده دارای مقادیر زیادی از آهن، تیتانیوم و گالیوم اما نسبت کمی از کروم در آن را نشان میدهد. این چین تضاد عناصری معمولا در روبی سنتتیک flux-grown و سفایر طبیعی یافت میشود.

این نوع روش چقدر رواج دارد؟

این روش یک روش جدید نیست و پدیدار شدن این نوع یاقوت ها از دهه 1990 میلادی تا اواسط دهه 2000 میلادی بود. در آن زمان گفته میشد این روبی ها تحت نام ” Diffusion ruby” فروخته میشدند اما بعدا ثابت شد که رنگ آنها ناشی از نفوذ کروم به ساختار بلوری آن نیست و در حقیقت یک لایه رشد سنتتیک اضافه شده به هسته اصلی سفایر طبیعی است. در حقیقت پایه این روش ابتدا در سال 1960 برای سنگهای زمرد بکار میرفت و با روش ” Lechleitner “، نامگذاری شده بودند که از نام سازنده آن یعنی Johann Lechleitner گرفته شده که در زمینه ی دادن رنگ سبز به دانه کریستال بریل تقریبا بی رنگ با لایه رشد اضافی زمرد سنتتیک پیشگام بود. هرچند که این نوع روشهای سنتتیک برای یاقوت ها بعد از حدود یک دهه کم کم از میان رفتند ولی هر موقع دوباره میتوانند ساخته شوند. امروزه برخی از لابراتورها دریافت آنالیز چنین موادی را تایید میکنند. بنابراین در حین آزمایشات باید دقت لازم و کافی جهت تعیین هویت سنگ به عمل آید.

منابع: Supparat Promwongnan, Saengthip Saengbuangarmlum, Thanong Leelawatanasuk Gübelin, E.J., Koivula, J.I., 2005. Flux overgrowth on flame-fusion seed crystals, Photoatlas of Inclusions in Gemstones, Vol.2, Opinion Verlag, Basel, Switzerland, p. 352. Kane, R.E., 1985. A preliminary report on the new Lechleitner synthetic ruby and synthetic blue sapphire, G&G, Vol.21, No.1, p. 35–39. Smith, C.P., 2002. Diffusion Ruby proves to be synthetic ruby overgrowth on natural corundum, G&G, Vol.38, No.3, p.240-248. Sun, Z., Breitzmann, H., 2014. Flame-fusion synthetic ruby boule with flux synthetic ruby overgrowth, G&G, Vol.50, No.3, p. 242-243.