该研究团队在近期日常检测中发现一粒疑似合成钻石的天然钻石。 该样品的质量为0.029 5 g(0.14 ct), 尺寸为3.32 mm×3.33 mm×2.08 mm, 颜色级别为H, 净度级别SI1, 在正交偏光镜下具有异常消光现象。 该样品在短波紫外灯下具有强的绿黄色荧光, 并伴有强烈的绿黄色磷光现象, 磷光持续时间50 s以上; 傅里叶变换红外光谱仪测试确认该样品为Ⅱa型, 在1 400～400 cm-1无明显吸收峰, 在1 970～2 500 cm-1处具有由C—C晶格振动所引起的吸收峰; 紫外可见光谱仪测试未检测到415 nm吸收峰, 显示270 nm吸收峰。 上述特征疑似HPHT合成钻石。 为确认该样品的成因, 又对其做了部分光谱测试, 采用De Beers 研制的Diamond-viewTM测试样品的发光图像, 该样品的发光图像呈蜥蜴皮状、 蜂窝状; 采用常温光致发光光谱仪测试, 选用405 nm光源激发时, 可见415、 428和450 nm特征峰; 选用365 nm光源激发时, 可见415、 428和450 nm特征峰以及氮空位中心(N-V)0引起的575 nm特征峰, 未见氮空位中心(N-V)-引起的637 nm特征峰; 采用低温液氮光致发光光谱测试, 选用488和514 nm激发光源, 可见由氮空位中心(N-V)0和(N-V)-引起的575和637nm特征峰, 并且575 nm峰强度远大于637 nm峰强度。 总结对比当前最新的研究成果: 415 nm特征峰是天然无色钻石的重要特征峰; CVD合成钻石具有737 nm光致发光特征峰; HPHT合成钻石具有882和883 nm光致发光特征峰; 经HPHT处理钻石具有575和637 nm光致发光特征峰, 且637 nm发光峰强度远大于575 nm强度。 通过对比天然、 合成和处理钻石Diamond-viewTM测试的发光图像特征, 测试样品的发光图像符合天然钻石的特征。 综合以上研究, 最终确认该样品为天然Ⅱa型钻石。 该样品研究表明, 钻石鉴定需从常规宝石学特征入手, 注重红外吸收光谱、 紫外-可见光谱的测试, 特别关注Diamond-viewTM荧光成像、 光致发光光谱分析方法的使用, 综合判断才能获得准确结论。

金刚石是集最高硬度、超宽禁带、最高热导率等优异性能于一体的典型超硬多功能材料, 天然金刚石储量低且价格昂贵, 其中彩色天然金刚石在自然界中产储量极其稀少且致色机制较为复杂。高温高压法是制备金刚石的有效手段, 然而调控金刚石颜色获得可控的彩色金刚石, 仍面临极大挑战。本文通过对粉色、绿色天然和高温高压温度梯度法制备的金刚石进行一系列拉曼、荧光、红外和可见光吸收测试, 详细地研究其品质、缺陷随温度变化及致色原因, 发现彩色金刚石致色与电中性的N2V缺陷(H3)、剪切应力、塑性形变和NV0/NV-色心等因素相关。通过各种手段获得不同颜色的金刚石不仅是为了其欣赏及收藏价值, 其颜色的调控也有助于人们对金刚石形成机制的进一步了解, 为培育彩色金刚石提供新的参考。

通过紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR) 吸收光谱、 傅里叶变换红外(FTIR)光谱及钻石观测仪( DiamondViewTM)对天然钻石、 经辐照或热处理的天然钻石、 高温高压(HTHP)合成钻石及化学气相沉积(CVD)合成钻石进行了较系统的谱图及微区生长结构的对比研究。 结果表明: 天然钻石、 经辐照或高温退火处理后的天然钻石、 高温高压(HTHP)合成钻石的UV-Vis-NIR吸收谱图在200～1 100 nm区间谱图的反射率变化明显。 相比之下, CVD合成钻石的反射率的变化相对较小。 基于钻石样品的红外光谱分析, 在其图谱中的800～1 600 cm-1区间, 合成钻石样品、 特别是CVD合成钻石在上述区间无明显的特征吸收峰位。 此外, DiamondViewTM检测表明: 一般而言, 经HTHP处理后的CVD合成钻石出现平行的位错线, 并呈现淡蓝色荧光。 部分天然钻石可见典型的八面体生长线或称为树的年轮状图像, 且因样品经辐照与高温高压处理后其荧光图像的颜色发生改变。 高温高压合成钻石呈现出块状几何生长图像。 限于钻石样品类别的多样性及合成钻石工艺的复杂且不断更新特征, 天然钻石与合成钻石 的UV-Vis-NIR或FTIR光谱特征存在一定的相似性, 因此不具有典型天然钻石图谱特征的样品需进一步辅以DiamondViewTM、 光致发光光谱等其他检测仪器予以综合分析。

通过钻石观测仪(DiamondViewTM)结合紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR absorption spectra)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对天然钻石、经辐照与热处理的天然钻石、高温高压(HTHP)合成钻石与化学气相沉积(CVD)合成钻石进行了较系统的对比研究。结果表明：无色或近无色天然钻石的荧光颜色通常呈现较单一的蓝色，且无磷光，钻石荧光图像的内部较多可见呈闭合或非闭合的环状结构的生长线或不规则的折线。部分天然钻石无荧光且无磷光或者同时具有蓝色荧光与蓝绿色的磷光，但是鉴于CVD 合成钻石较多同时具有荧光与磷光特征。因此，基于钻石有无磷光特征作为天然钻石与合成钻石的定性鉴别依据存在一定局限性。经辐照或热处理后的彩色天然钻石的荧光颜色主要呈非蓝色，部分样品因辐照处理使其自身的颜色发生改变的同时，并由此产生色心缺陷导致钻石荧光的颜色呈现多色性混杂特征。需进一步指出的是，基于UV-Vis-NIR 吸收光谱特征与DiamondViewTM图像中钻石的呈色特性是目前研究钻石经辐照处理较重要的鉴定方法。大部分CVD合成钻石的台面与亭部的局部位置出现独特的因CVD所致的清晰的平行层状生长条纹，同时具有淡蓝色磷光，该方法仍是目前相关CVD 合成钻石判定的最为直接依据。

钻石产地特征研究在了解地幔演化及遏制国际冲突钻石非法交易等方面具有重要意义, 采用傅里叶变换显微红外光谱技术对采自中国三个商业性产地的14片天然IaAB型钻石进行了系统的面扫描分析, 根据显微红外光谱谱图定量计算出钻石中的氮含量(1 616个红外测试数据)并进行填图示踪。 结果表明, 钻石生长过程中氮的含量和聚集度不断变化, 且成核阶段氮含量可高于或低于其他生长阶段, 不同生长阶段氮杂质含量不具有单向变化规律, 显示钻石生长过程中地幔流体碳和氮存在复杂的交换, 不同产地钻石中氮含量频率分布及NB%/N(T)特征存在一定的区域性差异, 与跳点法红外光谱测试相比, 面扫描法填图能更直观和连续的示踪钻石生长过程中氮杂质的不均匀生长。