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Artículo IGE: Identificación de diamantes sintéticos mediante métodos gemológicos básicos

Egor Gavrilenko, Doctor en Geología, Director del Laboratorio de Análisis y Certificación de Gemas del Instituto Gemológico Español

Introducción

Los diamantes sintéticos están empezando a entrar en el comercio de joyería. Mientras que rubí, zafiro y esmeralda cuentan ya con sus análogos sintéticos desde hace muchas décadas, el diamante ha tardado más en ser obtenido en el laboratorio en calidad, tamaño y precio adecuados para su uso en joyería. Pero han llegado para quedarse. Las fuentes de carbono en la naturaleza son inagotables y solo hace falta algo de energía para unir sus átomos de forma apropiada y pasar de un abundante grafito a tan valorado diamante. Actualmente, los precios de diamantes sintéticos ya están muy por debajo de los naturales, aunque todavía tienen valor superior a las imitaciones, como la zirconita o la moissanita. No obstante, los métodos tecnológicos se mejoran y se abaratan continuamente y podemos estar seguros que el precio de diamantes sintéticos irá bajando progresivamente.

Muchos profesionales de joyería reciben ofertas de venta de diamantes sintéticos directamente de los fabricantes asiáticos. También están disponibles para compra directa en muchas webs y plataformas de comercio online, tanto para profesionales, como para particulares. Una marca tan importante como Swarovski anunció hace meses una línea nueva de joyería con diamantes sintéticos. En el Laboratorio del IGE, desde octubre de 2016 se han analizado tres casos de diamantes sintéticos, desde un solitario con un brillante de casi tres quilates hasta un lote de cien quilates de diamantes pequeños (1,3-2,0 mm), todos ellos con intención de venta como naturales. Estos datos deberían ser suficientes para contestar a la pregunta de si ya han llegado al mercado.

Es difícil valorar la proporción actual de diamantes sintéticos de calidad gema frente a los naturales. En agosto de 2016, Morgan Stanley publicó un extenso informe sobre la industria de diamante sintético, estimando las ventas mundiales de bruto sintético gema en alrededor de 1% del natural, en términos de valor. Teniendo en cuenta que el precio de sintéticos es inferior a los naturales, esta cifra puede traducirse en más de un diamante sintético entre cien naturales ya en la actualidad. El mismo informe predice un aumento muy rápido de esta proporción a corto plazo. Ya para el año 2020 las ventas de los sintéticos de tamaño pequeño (melee, diamantes menores de 3,5 mm o 0,15 quilates) podrían alcanzar un 15% del mercado natural, mientras que en diamantes más grandes la proporción de los sintéticos alcanzaría 7,5%.

El mercado de la joyería ya vivió la llegada de rubíes y zafiros sintéticos a comienzos del siglo XX y de las esmeraldas sintéticas en los años 30. La aparición de estos materiales obtenidos en el laboratorio no pudo quitar la magia y disminuir las ventas de las gemas naturales. Los profesionales de joyería tuvieron que aprender a diferenciar con seguridad las gemas naturales de las sintéticas, y en caso de dudas acudir a laboratorios especializados. Actualmente, las piedras de color sintéticas tienen su propio nicho en el mercado, claramente diferenciado de las naturales, y el comercio de naturales no se ve afectado por su existencia. Algo parecido debería pasar con los diamantes sintéticos a partir de ahora, aunque para ello es necesario que los joyeros, gemólogos y tasadores de joyas aprendan a diferenciar con seguridad los diamantes sintéticos.

El objetivo de este artículo es explicar algunos métodos sencillos que pueden ayudar en esta tarea. Aunque a veces la identificación puede requerir el uso de técnicas analíticas avanzadas, bien es cierto que en muchos casos podemos hacer una identificación positiva con métodos muy sencillos y económicos. En otros casos, aún sin certeza total en la identificación, estos métodos pueden dar pie a una sospecha razonable para acudir a un laboratorio con algún diamante o lote en concreto.

Analizando los diamantes sintéticos que han pasado por el Laboratorio del IGE hasta el momento, nos damos cuenta de que para todos ellos los métodos básicos que se explican en este artículo permitirían una identificación de diamante como sintético, o al menos levantarían fuertes sospechas sobre su naturaleza.

Muchos diamantes sintéticos tienen colores fantasía. En este segmento, mucho más raro en la naturaleza, el diamante sintético se ha hecho más barato que el natural ya en los años 1990. No obstante, un diamante de color fantasía siempre es sospechoso también de tener tratamientos aplicados para provocar su color, así que generalmente se somete a la certificación en laboratorios especializados.

El verdadero peligro lo representan los diamantes incoloros, para cuya identificación los joyeros se sienten confiados en los métodos tradicionales que sólo nos dicen si es diamante o no. Estos métodos ya no son suficientes para identificar un diamante, porque el diamante incoloro ya puede ser natural o sintético. Actualmente, es necesaria una inversión adicional en algunos aparatos sencillos y en la formación para identificar diamantes incoloros. El presente artículo se centra en las propiedades y métodos básicos para la identificación de diamantes sintéticos incoloros.

También conviene señalar que el término “diamante” sin más utilizado en el comercio de joyería corresponde exclusivamente a los diamantes naturales (Fig. 1), según la normativa CIBJO y la recién aprobada norma ISO 18323:2015. Los diamantes sintéticos tendrán que ser identificados claramente como tales, admitiéndose también en inglés términos de “lab-grown” o “lab-created”. El uso de términos “cultivado”, “real”, “genuino”, “precioso” o “gema” para diamantes sintéticos queda prohibido por estas normas y puede considerarse engañoso.

Fig. 1. Tipos de diamantes en joyería.

Métodos de síntesis de diamantes

En la actualidad los diamantes sintéticos de calidad gema, tanto de la serie incolora como de colores fantasía, se obtienen mediante dos métodos:

  • HPHT (high pressure and high temperature) – método de alta presión y alta temperatura
  • CVD (chemical vapor deposition) – método de deposición de vapor químico

El método HPHT fue el primero de proporcionar diamantes sintéticos de calidad gema en el mercado, a partir de los 1990 y primero en colores fantasía. Los diamantes CVD para joyería empezaron a aparecer en el mercado a finales de los años 2000 y actualmente también se fabrican por varias compañías.

El método HPHT, en esencia, recrea las condiciones de alta presión y temperatura en las que se forma el diamante en el manto de la Tierra, a profundidades mayores de 150 km. En plazo de unos días se realiza el proceso de crecimiento cristalino que puede durar millones de años en la naturaleza. El material obtenido tiene forma característica de cristales de cubo-octaedro, diferente a los cristales naturales de diamante. Actualmente parece ser el método más utilizado para diamantes sintéticos de calidad gema. Todos los diamantes sintéticos entregados para el análisis en el Laboratorio del IGE hasta la fecha correspondían a este método. Es también el método de síntesis más fácil de identificar.

El método CVD es diferente, no requiere presiones tan elevadas y por esta razón probablemente podría abaratarse mucho más en el futuro. Se realiza al vacío y se utiliza ionización de gas metano por plasma y deposición de átomos de carbono sobre una semilla de diamante. El material obtenido no tiene forma de cristales sino de placas rectangulares de diferente espesor.

Ambos métodos de síntesis se utilizan ampliamente para los usos técnicos. El diamante sintético HPHT desde hace décadas se convirtió en la principal fuente de diamante industrial utilizado como abrasivo, mientras que capas de diamante CVD se utilizan para aumentar resistencia de materiales y se estudia su uso en electrónica. En calidad gema, continuamente aumenta el peso de diamantes sintéticos obtenidos. Ya se conocen diamantes sintéticos tallados de más de 10 ct para el método HPHT y más de 5 quilates para CVD, pero seguramente no van a ser pesos récord por mucho tiempo.

 

Identificación de los diamantes sintéticos HPHT

Observación microscópica

El primer paso en la identificación y graduación de un diamante consiste en examinar la piedra con aumentos, preferentemente utilizando un microscopio gemológico. Este procedimiento también es fundamental para determinar si el diamante es natural o sintético.

Una observación cuidadosa de las inclusiones a menudo revela la identidad del diamante de forma concluyente. Cristales de minerales transparentes como granate, olivino o enstatita identifican la piedra como natural. Por el contrario, las inclusiones típicas en los diamantes sintéticos HPHT corresponden a su medio de formación – el metal fundido. La forma de estas inclusiones es muy característica, teniendo un aspecto de gotas o cristales algo redondeados, a veces conectados entre sí (Fig. 2a-2f).

Fig. 2a. Inclusión metálica grande con pátina iridiscente en un diamante sintético HPHT incoloro.

Fig. 2b. Inclusión metálica grande que sale a la superficie de la culata de un diamante sintético HPHT, con pátina de oxidación.

Fig. 2c. Inclusiones de metal en forma de gotas, totalmente atípicas para diamante natural, en un diamante sintético HPHT de casi 3 quilates que fue entregado para el análisis en el Laboratorio del IGE, montado en una sortija.

Fig. 2d. Inclusión metálica en forma de bastoncillo, típica para diamantes sintéticos HPHT, en el mismo diamante.

Fig. 2e. Otra inclusión de forma parecida, en el mismo diamante, que se refleja en las facetas de la culata.

Fig. 2f. Una fisura, observada en el mismo diamante sintético, de aspecto totalmente normal para diamante natural, no es una inclusión informativa para la identificación de diamantes.

Si se observan inclusiones opacas, hay que estudiarlas con mucho cuidado utilizando diferentes métodos de iluminación, como la fibra óptica, para determinar si son reflectantes y de lustre metálico. Algunas inclusiones de metal pueden alcanzar la superficie de la piedra y presentar un aspecto característico a la luz reflejada, a veces con pátina de oxidación. Si se sospechan inclusiones de metal, una prueba adicional de magnetismo puede ayudar a confirmar que el diamante es sintético (Ver apartado Magnetismo y Fig. 8).

En aquellos casos en que el diamante tiene una buena pureza y no se encuentran inclusiones, un examen detallado de las características de crecimiento puede facilitar la identificación. El graining o zonalidad de color en forma de “reloj de arena”, generalmente visibles a través de la culata, están relacionados con los sectores internos de crecimiento octaédrico y cúbico de los diamantes sintéticos (Fig. 3a). En cambio, en los diamantes naturales es muy frecuente observar graining externo irregular (Fig. 3b y 3c) o graining interno correspondiente a los planos paralelos a las caras de octaedro (Fig. 3d), lo cual descartaría origen sintético.

Fig. 3a. Líneas de crecimiento (graining) en forma de reloj de arena en un diamante sintético HPHT de color marrón anaranjado.

Fig. 3b. Graining externo irregular, observado con frecuencia en la superficie de diamantes naturales, descarta su origen sintético.

Fig. 3c. Un cristal reabsorbido de diamante genera líneas de grano externas en un diamante natural.

Fig. 3d. Graining interno en posición típica para diamantes naturales, en planos paralelos a caras de octaedro.

La presencia de “naturales” (partes de la superficie del cristal sin eliminar por el pulido) con trígonos es muy típica para los diamantes naturales (Fig 4a). Los sintéticos generalmente no presentan trígonos en sus caras cristalinas y su superficie puede tener aspecto diferente a los naturales para un observador experimentado (Fig. 4b). No obstante, la presencia de trígonos no es una evidencia concluyente, ya que también se han descrito en los diamantes sintéticos HPHT.

Fig. 4a. Natural con trígonos, típico para diamantes naturales.

Fig. 4b. Un “natural” observado en un diamante sintético HPHT analizado en el Laboratorio del IGE presenta una superficie totalmente atípica para diamantes naturales.

En un diamante de color, las zonalidades que presente pueden ser útiles para su identificación; el examen con luz transmitida difusa es de gran ayuda. Los diamantes naturales pueden mostrar bandas planas de color o un efecto nuboso, pero sólo los diamantes sintéticos presentarán patrones zonales geométricos relacionados con los sectores de crecimiento de cubo y octaedro (Fig. 5).

Fig. 5. Distribución de color en sectores de crecimiento geométricos, correspondientes a las caras de cubo y octaedro es típica para diamantes HPHT de colores fantasía.

Finalmente, hay que mencionar que la inscripción láser en el filetín del diamante con el número de certificado correspondiente, emitido por un laboratorio reconocido, tampoco puede considerarse una garantía suficiente de la naturaleza del diamante. Las inscripciones láser son fáciles de reproducir en un diamante sintético o tratado, buscando en las bases de datos online un diamante natural de peso y características muy cercanas, o incluso retallando el sintético a las medidas y peso de otro diamante natural certificado. Recientemente se han publicado notas sobre este tipo de falsificaciones, utilizando diamantes naturales tratados por HPHT https://accreditedgemologists.org/pdf_file/201409-GIA-colorless-diamonds.pdf ) o sintéticos (http://www.gem-center.ru/labnews-fakelaserinscription.htm).

Fluorescencia a la luz ultravioleta

La mayoría de diamantes naturales pertenecen a la llamada serie Cape y presentan fluorescencia azulada de diferente intensidad, aunque algunos pueden ser prácticamente inertes o tener otros colores de fluorescencia (amarillento, verdoso, etc.). En general, la intensidad de fluorescencia en diamantes naturales es mayor a la luz ultravioleta larga (365 nm) y menor a la luz ultravioleta corta (254 nm), es decir UVL>UVC. La fluorescencia suele ser homogénea, aunque también puede estar asociada a determinados planos y zonas.

Por el contrario, los diamantes sintéticos no presentan fluorescencia azulada, suelen ser inertes o presentar débil fluorescencia amarillenta, verdosa o anaranjada. Es muy importante señalar que la intensidad de la fluorescencia en diamantes sintéticos generalmente es más fuerte a la onda corta que a la larga (UVL<UVC), al contrario que en los naturales. Además, los sectores internos de crecimiento de diamantes sintéticos HPHT de colores fantasía suelen producir un patrón fluorescente en forma de cruz o geometría similar (Fig. 6). En algunos sintéticos, la fluorescencia UV a la onda larga y corta puede ser similar, al contrario de la marcada diferencia de intensidad que presentan la mayoría de los diamantes naturales.

Fig. 6. Fluorescencia verdosa en forma de cruz observada a la luz incandescente en un diamante sintético HPHT marrón, analizado en el Laboratorio del IGE.

Otra característica muy importante de los diamantes sintéticos HPHT es la presencia de marcada fosforescencia, muy rara en diamantes naturales, observada después de la exposición del diamante a la luz ultravioleta corta. La observación debe realizarse en ambiente de poca luz o mejor en oscuridad, acostumbrando la vista previamente para poder notar incluso la fosforescencia de baja intensidad.

De esta forma, la observación de la fluorescencia y fosforescencia constituye un método simple pero muy potente para la detección de diamantes sintéticos HPHT, sobre todo para los casos cuando muchos otros métodos no son aplicables, como análisis de lotes de piedras pequeñas (melee), sueltas o montadas.
Se recomienda realizar la observación en un cuarto oscuro, empezando por la luz UVL. En un conjunto de diamantes naturales, el cuadro típico es tener muchas piedras con fluorescencia claramente azulada de diferente intensidad, seguramente naturales, y algunas pocas con fluorescencia de otros colores o totalmente inertes, potencialmente sospechosos. Al cambiar a la luz UVC, todos los diamantes fluorescentes bajan de intensidad y los que estaban inertes permanecen inertes.

Un conjunto de diamantes sintéticos incoloros HPHT a la luz UVL permanecería inerte o con una débil fluorescencia de colores atípicos para diamante natural (amarillenta, verdosa, blanquecina, etc.), un cuadro que ya debería levantar sospechas. Al pasar a la luz UVC, la intensidad de fluorescencia sería mayor o al menos idéntica que a la luz UVL, y aquellos inertes a la luz UVL podrían empezar a emitir fluorescencia.

A continuación se procede a apagar la luz UVC sin dejar de mirar a las piedras para observar si tienen efecto de fosforescencia. Una fosforescensia marcada es muy característica para diamantes sintéticos HPHT incoloros y es rara en diamantes naturales. En los diamantes naturales, una débil fosforescencia puede observarse sobre todo en aquellos diamantes que presentan fluorescencia muy fuerte a la luz UVL, y menor a la UVC, una reacción que les caracteriza como naturales.

Para realizar esta prueba, la intensidad de la luz UVL y UVC en el aparato tiene que ser parecida. Dada la gran variedad de equipos de luz UV disponibles en el mercado, para aplicar este test con seguridad se recomienda practicar antes con diamantes naturales y sintéticos de diferentes tipos. Algunos de los aparatos disponibles para ello se describen más adelante.

Transparencia a la luz UVC

La inmensa mayoría de diamantes naturales (98%) pertenecen al tipo I, es decir, tienen cierta cantidad de nitrógeno en su composición, bien como agregados (tipo Ia) o como átomos dispersos (tipo Ib). Los diamantes de tipo I son opacos para la luz UV de onda corta. Los diamantes sintéticos incoloros, tanto HPHT como CVD, pertenecen al tipo IIa, muy raro en diamantes naturales. Además, los diamantes naturales de tipo IIa son susceptibles al tratamiento por alta presión y alta temperatura (tratamiento HPHT) para mejorar su color. Los diamantes de tipo II son transparentes para la luz UV de onda corta. Por ello, la observación de la transparencia a la luz UVC se ha convertido en un método rápido y fiable para diferenciar los diamantes incoloros de tipo I (naturales) y de tipo II, que pueden ser naturales, pero también tratados o sintéticos.

Para estudiar la transparencia de una gema a la luz UV corta se pueden utilizar diferentes métodos. El Instituto Gemológico Suizo (SSEF) ha desarrollado un equipo muy sencillo que sirve para este propósito que se llama “SSEF Diamond Spotter™” (Fig. 7). Se usa una pantalla inclinada cubierta de una sustancia con fuerte fluorescencia verde a la luz UVC. El diamante se coloca de lado en un orificio encima, sujetado y rodeado de Blue Tac para evitar el paso de la luz por fuera de la piedra. La luz UVC se aplica encima del diamante y se observa si la pantalla de abajo se ilumina de color verde, lo cual indicaría que la piedra es de tipo II. La prueba se realiza mejor en una habitación oscura.

Fig. 7. Esquema de funcionamiento del SSEF Diamond SpotterTM

Conviene indicar que un tipo de diamantes muy raro en la naturaleza, el puro tipo IaB que representa tan solo 0,2% del total de diamantes naturales, también es transparente a la luz UVC. En cualquier caso, si el diamante es transparente, hacen falta otras técnicas analíticas para descartar la posibilidad de síntesis o tratamiento HPHT.

Otros aparatos que utilizan el mismo principio son el D-Screen de HRD, DiaGuard™ de M&A Gemmological Instruments y Synthetic Diamond Screener de Presidium, entre otros. Lamentablemente, esta prueba se limita a diamantes desmontados, aunque en el aparato de Presidium también se pueden analizar diamantes relativamente grandes con montura abierta por abajo.

Espectroscopía óptica

Los espectros de la mayoría de los diamantes naturales incoloros difieren de los sintéticos. Las características espectrales más comunes de los diamantes naturales son las líneas de la “serie Cape”, con la línea principal a 415 nm y líneas adicionales a 452, 465 y 478 nm. La presencia de la línea de 415 nm en un diamante incoloro, que puede observarse en muchos diamantes naturales incuso con un espectroscopio de mano, puede considerarse prueba de que es natural.

El aparato de DiamondSure de De Beers utiliza la línea de 415 nm para diferenciar los diamantes de Tipo Ia y de esta forma descartar los sintéticos HPHT y CVD incoloros y los diamantes naturales tratados por HPHT. Este aparato, muy cómodo de usar tanto en piedras sueltas con en montadas de cierto tamaño (más de 0.04 ct aproximadamente), constituye un método de cribado rápido y simple para diferenciar diamantes naturales fuera de toda sospecha de aquellos que necesitan test adicionales.

Magnetismo

Los solventes metálicos utilizados como medio de crecimiento de los diamantes sintéticos HPHT a menudo producen inclusiones de metal – desde partículas submicroscópicas hasta inclusiones visibles a simple vista. Estas inclusiones son magnéticas, y los diamantes que las presentan pueden ser atraídos por un fuerte imán (Fig. 8). Se recomienda utilizar un imán de neodimio, más fuerte que la ferrita tradicional. Para detectar el magnetismo débil, el diamante puede ser colocado sobre un pequeño objeto flotante en el agua (por ejemplo, tapa de una cajita para gemas), para reducir la fricción y comprobar la atracción por el imán.

Fig. 8. Los diamantes sintéticos HPHT con inclusiones metálicas se atraen por un fuerte imán, mientras que los diamantes naturales y los sintéticos limpios de inclusiones no presentan magnetismo.

Como se ha mencionado anteriormente, la observación de inclusiones oscuras de lustre metálico llevaría a realizar esta prueba y una respuesta clara del diamante al imán prueba que es sintético. Al contrario, la falta de reacción no es concluyente para ser natural, ya que los diamantes sintéticos libres de inclusiones no presentan magnetismo.

La prueba de magnetismo puede aplicarse también a lotes de melee. En un lote de pequeños diamantes sintéticos HPHT de pureza media-baja, colocados en una bolsita de plástico transparente orientada de forma horizontal, siempre habrá algunas piedras con inclusiones metálicas de tamaño suficiente como para mover los diamantes dentro de la bolsita al acercar un fuerte imán.

Birrefringencia anómala

La birrefringencia anómala de los diamantes es una característica que normalmente pasa desapercibida para los profesionales, aunque es bien conocida por los talladores que de esta forma analizan las tensiones internas en un cristal antes de tallarlo. Puede ser observada sujetando el diamante entre la tabla y el culet en el polariscopio (Fig. 9a) o con filtros polaroides cruzados adaptados al microscopio (Fig. 9b). El diamante cristaliza en el sistema cúbico y debería ser ópticamente isótropo, pero los diamantes naturales casi nunca lo son. Su birrefringencia anómala refleja las deformaciones estructurales producidas durante su crecimiento y posterior historia geológica.

Fig. 9a. Observación de la birrefringencia anómala en un diamante en un polariscopio compacto. La piedra se sujeta con una pinza de perfil y se coloca entre polarizadores cruzados, donde se observa con la lupa de 10x, girando la piedra para ver las figuras de interferencia en diferentes direcciones de paso de luz.

Fig 9b. La misma prueba se realiza mucho mejor en un microscopio gemológico con polarizadores cruzados acoplados.

Es una prueba fácil de realizar y puede ser suficiente para descartar diamantes sintéticos, tanto en piedras sueltas como en grandes diamantes montados de forma relativamente abierta. Prácticamente todos los diamantes naturales muestran birrefringencia anómala de diferente grado. En diamantes de tipo I puede variar de sutil a muy marcada, con frecuencia presentando colores de interferencia vivos. Los patrones de distribución de birrefringencia anómala en diamantes naturales pueden ser muy variados, siendo frecuente el moteado, en forma de manchas de colores o el bandeado, formando líneas paralelas (Fig. 9c-9e). La observación de este tipo de patrones claros de birrefringencia anómala descartaría la posibilidad de la síntesis.

Fig. 9c. Figuras de interferencia típicas para un diamante natural de tipo Ia, patrón de birrefringencia anómala moteada con colores de interferencia de segundo orden. Este patrón descarta la posibilidad de que el diamante fuera sintético HPHT o CVD.

Fig. 9d. Un patrón parecido al anterior aunque algo más sutil, en otro diamante natural de tipo Ia

Fig. 9e. Otro patrón de birrefringencia anómala, en bandas, también frecuente en diamantes naturales de tipo Ia.

En los diamantes naturales del tipo II suele observarse un patrón de birrefringencia anómala conocido como “tatami”, de líneas finas paralelas en dos direcciones cruzadas. Los colores de interferencia más típicos en este caso suelen ser blanco y gris, sin colores vivos (Fig. 9f).

Fig. 9f. El patrón compuesto de líneas finas entrecruzadas se conoce como “tatami” y es característico de diamantes naturales de tipo IIa, aunque también pude observarse en diamantes sintéticos CVD.

Los diamantes sintéticos HPHT se forman en condiciones mucho más estables que cualquier diamante natural. Por lo tanto, presentan muchas menos deformaciones de red cristalina y generalmente no tienen birrefringencia anómala, observados al microscopio entre polarizadores cruzados (Fig. 9g y 9h). Suelen ser isótropos, aunque pueden presentar zonas de birrefringencia anómala leve asociada a las inclusiones.

Fig. 9g. Ausencia de birrefrincengencia anómala en diamante sintético HPHT incoloro.

Fig. 9h. Otro diamante sintético HPHT incoloro sin apenas ningún patrón de birrefringencia anómala.

 

Identificación de los diamantes sintéticos CVD

En general, los diamantes sintéticos CVD son más difíciles de identificar con métodos gemológicos básicos que los HPHT, debido a que no presentan inclusiones metálicas ni marcada fosforescencia en muchos casos. Son menos numerosos en el mercado en la actualidad, comparados con la síntesis HPHT. Afortunadamente, también pertenecen al tipo IIa, muy raro en la naturaleza, así que los métodos que permiten identificar el diamante como IIa, por ejemplo, la transparencia a la luz UVC, convierte el diamante incoloro en sospechoso de ser sintético CVD, requiriendo análisis especial de la piedra con técnicas analíticas avanzadas.

A continuación repasamos algunos métodos gemológicos básicos aplicados a la identificación de diamantes sintéticos CVD.

Observación microscópica

Al igual que para los diamantes sintéticos HPHT, una cuidadosa observación microscópica del diamante es muy importante ya que podría revelar características típicas de diamante natural descritas anteriormente (inclusiones de minerales, graining interno y externo característico, naturales con trígonos).

Algunas impresas graban las inscripciones de “LAB GROWN” o parecidas en el filetín de sus diamantes sintéticos CVD (Fig. 10a y 10b). No obstante, no se puede esperar esta conducta de todos los fabricantes, y también estas inscripciones pueden ser borradas fácilmente sin pérdida de peso apreciable.

Fig. 10a. Inscripción láser en un diamante sintético CVD fabricado por Gemesis.

Fig. 10b. Otro diamante sintético CVD de Gemesis con inscripción láser en el filetín.

Como inclusiones típicas de diamantes sintéticos CVD se han descrito planos o nubes de pinpoints, inclusiones de grafito de diferente tamaño y áreas policristalinas, aunque no es algo habitual para síntesis moderna. También pueden presentar pequeñas fisuras reflectantes, alcanzando la superficie del diamante (Fig. 11a-11c). Todas estas inclusiones pueden ser parecidas a las de diamante natural, así que en general los diamantes sintéticos CVD carecen de las inclusiones características propias para su identificación directa, y, además, pueden ser muy limpios de inclusiones.

Fig. 11a. Fisuras reflectantes que alcanzan la superficie de la culata generando pequeños surcos por debajo del filetín, observadas por corona, en un diamante sintético CVD de Gemesis.

Fig. 11b. Las mismas fisuras observadas desde la culata.

Fig. 11c. Otro diamante sintético CVD de Gemesis, de mejor pureza, presentando solo una pequeña fisura reflectante, también en la superficie de la culata y también generando un pequeño surco en la superficie de la culata. Se observa triplicada a través de diferentes facetas de la corona.

 

Fluorescencia a la luz ultravioleta

El comportamiento de los diamantes sintéticos CVD a la luz UV es parecido al de los diamantes sintéticos HPHT, descritos anteriormente, y totalmente atípico para los diamantes naturales. No presentan fluorescencia azul, suele ser verdosa, amarillenta o anaranjada, más fuerte a la luz ultravioleta corta que a la larga (UVL<UVC), y con fosforescencia débil en algunos casos, aunque no tan marcada y común como en sintéticos HPHT.

Transparencia a la luz UVC

Al igual que los diamantes sintéticos HPHT, los sintéticos CVD incoloros pertenecen al tipo de diamante IIa prácticamente sin nitrógeno, así que la transparencia a la luz UVC también haría posible que la piedra fuera sintética CVD.

Afortunadamente, la inmensa mayoría de diamantes naturales son de tipo Ia y son opacos a la luz UVC, por lo cual pueden ser fácilmente identificados como naturales por este método. No obstante, hay que recordar que también hay diamantes naturales de tipo IIa, además de los muy raros tipo IaB mencionados anteriormente, que también presentan transparencia a la luz UVC. Si el diamante presenta transparencia a la luz UVC, esto no significa directamente que es sintético, simplemente hacen falta métodos más avanzados para su correcta identificación.

Espectroscopía óptica

La observación del diamante con un espectroscopio de mano es otro método sencillo para identificar muchos diamantes incoloros como naturales, perteneciente a la serie Cape, descartando por tanto los sintéticos. La presencia de la línea de 415 nm, bien visible sobre todo en diamantes de colores más bajos, puede demostrar que el diamante es natural, ofreciendo un método de cribado rápido para separar diamantes naturales de posibles sintéticos de ambos tipos y los naturales tratados por HPHT. Este método también se utiliza en el aparato DiamondSure de De Beers.

Birrefringencia anómala

Como para los sintéticos HPHT, la birrefringencia también constituye un método muy útil para la diferenciación de diamantes sintéticos CVD. Parecido a los diamantes del tipo IIa naturales, los sintéticos CVD presentan el característico patrón de “tatami” (Fig. 12a), aunque los colores de interferencia suelen llegar a ser más vivos. Además, girando la piedra puede encontrarse una posición donde se observa un característico patrón “columnar” o “bandeado” producido por la deposición en capas de este tipo de diamante sintético (Fig. 12b). No obstante, no todos los diamantes CVD presentan este patrón, mientras que algunos diamantes naturales de tipo II también pueden dar una imagen parecida en algunas direcciones.

Fig. 12a. Patrón de birrefringencia anómala “tatami”, típico para diamantes sintéticos CVD y también para naturales de tipo IIa.

Fig. 12b. Patrón de birrefringencia anómala “columnar”, observado en algunas direcciones en los diamantes sintéticos CVD. En otras direcciones el mismo diamante presenta el patrón de “tatami”. 

 

Técnicas analíticas avanzadas para la identificación de diamantes sintéticos

Las técnicas gemológicas básicas descritas anteriormente pueden llevar a la identificación positiva de diamantes sintéticos en algunos casos claros, pero en otros se recomendaría acudir a un laboratorio gemológico especializado para la identificación definitiva de diamante sospechosos. (Fig. 13).

Fig. 13. Diagrama de flujo para la identificación de diamantes sintéticos incoloros, utilizando métodos gemológicos básicos (color azul) y avanzados (color rojo).

Las principales técnicas utilizados para la detección de diamantes sintéticos incoloros en los laboratorios incluyen la espectroscopía de infrarrojos (FTIR), microscopía de fluorescencia a la luz UV ultracorta (DiamondView) y Fotoluminiscencia a temperatura de nitrógeno líquido, disponibles en el Laboratorio de Análisis y Certificación de Gemas del IGE (Fig. 14a-14d). El uso de estas técnicas se describe detalladamente en numerosos artículos gemológicos especializados.

Fig. 14a. Los equipos DiamondSure (izquierda) y DiamondView (derecha) de De Beers en el Laboratorio del IGE.

Fig. 14b. El equipo DiamondView también permite analizar diamantes montados en joyería.

Fig 14c. Los espectrómetros de FTIR, UV-Vis-NIR y Raman-PL de M&A Gemmological Instruments, en el Laboratorio del IGE.

Fig. 14d. Para mejor observación de espectros de fotoluminiscencia en diamantes, se utiliza el nitrógeno líquido para enfriar la muestra.

 

Conclusiones

De todas las gemas utilizadas en joyería, el diamante es el que concentra más valor, con gran diferencia. Durante décadas, la identificación de diamantes era una tarea muy sencilla, pero al igual que otras gemas importantes, el diamante ya cuenta con su análogo sintético disponible en el mercado a precios muy inferiores al natural. Este hecho obliga a los profesionales a aprender a identificar los diamantes sintéticos con seguridad, una tarea que requiere una cierta inversión en aparatos y formación específica.

Como hemos podido observar, los métodos gemológicos básicos pueden ser muy útiles para identificar positivamente los diamantes sintéticos incoloros, o, al menos, hacer sospechar de algunas piedras en concreto para someterlas a un análisis más exhaustivo en un laboratorio especializado. Estos métodos no requieren gran inversión económica pero sí conocimientos y experiencia, para lo cual es recomendable practicar su uso con muestras de diamantes naturales y sintéticos de diferentes tipos.

 

Bibliografía adicional:

Sally Eaton-Magaña and James E. Shigley. Observations on CVD-Grown Synthetic Diamonds: A Review. GEMS & GEMOLOGY, FALL 2016, VOL. 52, NO. 3.

Branko Deljanin,Dusan Simic, Identifying Diamond types and Synthetic Diamond with CPF (Cross Polarized Filters), 2014, Ed. CGL.

James E. Shigley, Christopher M. Breeding, and Andy Hsi-Tien Shen. An Updated Chart on the Characteristics of HPHT-Grown Synthetic Diamonds. GEMS & GEMOLOGY, WINTER 2004, VOLUME 40, NO. 4 

Philip M. Martineau, Simon C. Lawson, Andy J. Taylor, Samantha J. Quinn, and David J. F. Evans, and Michael J. CrowderIdentification of Synthetic Diamond Grown Using Chemical Vapor Deposition (CVD), GEMS & GEMOLOGY, SPRING 2004, VOL. 40, NO. 1

Wuyi Wang, Thomas Moses, Robert C. Linares, James E. Shigley, and Matthew Hall, and James E. Butler. Gem-Quality Synthetic Diamonds Grown by a Chemical Vapor Deposition (CVD) Method. GEMS & GEMOLOGY, WINTER 2003, VOLUME 39, NO. 4 

James E. Shigley, Emmanuel Fritsch, and Ilene Reinitz, Thomas M. Moses. A Chart for the Separation of Natural and Synthetic Diamonds. GEMS & GEMOLOGY, WINTER 1995, VOL. 31, NO. 4.

 

ANEXO: Repaso de métodos y aparatos gemológicos básicos para identificación de diamantes sintéticos

En esta sección ofrecemos un breve repaso de las técnicas gemológicas básicas para la detección de diamantes sintéticos, además de algunos de los equipos útiles para esta tarea. Los aparatos analíticos avanzados, utilizados en los laboratorios gemológicos, y las máquinas automáticas de detección de sintéticos en lotes de melee, utilizadas en las bolsas de diamantes, quedan fuera de este breve resumen.

Los precios indicados de los equipos son orientativos, se recomienda consultar los proveedores para información de precios actualizados.

Observación microscópica

Método muy importante para detección de diamantes sintéticos y para cualquier análisis gemológico en general.

A diferencia de la graduación de pureza de diamantes que puede realizarse con lupa de 10x, para la mejor observación de inclusiones de cara a la identificación de diamantes sintéticos es muy recomendable el uso de microscopio gemológico con posibilidad de subir aumentos hasta 50x y dotado de una iluminación de campo oscuro y fibra óptica (Fig. 15).

Fig. 15. Microscopio gemológico Motik en el Laboratorio del IGE.

Disponer de un buen microscopio gemológico también permitirá una mejor graduación de calidad de diamante, sobre todo en los grados altos de pureza, además de ser muy útil para la observación de piedras de color. Generalmente, cualquier análisis gemológico comienza por la observación microscópica y disponer de un equipo es fundamental.

Precio aproximado – a partir de 2000 €. (Disponible para la venta en el IGE)

Magnetismo

Muchos diamantes sintéticos HPHT con inclusiones metálicas se atraen por un imán. Un fuerte imán de neodimio puede ser adquirido por internet, por ejemplo, en este enlace.

Precio aproximado – 5-10 €.

Birrefringencia anómala

Los diamantes naturales suelen presentar patrones de birrefringencia anómala muy característicos que pueden ser suficientes para identificarlos. Los sintéticos HPHT suelen ser totalmente isótropos, mientras que los sintéticos CVD presentan el patrón de “tatami” que pude ser parecido a los naturales de tipo IIa.
Cualquier polariscopio gemológico puede servir, aunque actualmente también existen opciones muy compactas y económicas de fuentes de luz y polariscopios pequeños, totalmente suficientes para la observación de birrefringencia anómala con lupa (Fig. 16).

Fig. 16. Polariscopio compacto con fuente de luz portátil.

El mismo polariscopio compacto puede ser acoplado a un microscopio gemológico, facilitando mucho la observación del patrón de birrefringencia.

Precio aproximado – 70 €. (Disponible para la venta en el IGE)

Fluorescencia y fosforescencia

El comportamiento de la fluorescencia a la luz UVL y UVC, además de la fosforescencia, constituye una prueba muy útil para detectar diamantes sospechosos de ser sintéticos. Los naturales suelen tener color azulado, casi siempre fluorescencia UVL>UVC y ausencia de fosforescencia, mientras que los sintéticos presentan otros colores de fluorescencia, UVL<UVC y marcada fosforescencia en muchos casos.

Las lámparas gemológicas estándar de onda larga y corta son perfectas para la realización de esta prueba (Precio aproximado – 300-500 €).

Los diodos de UV de distintas longitudes de onda han hecho posible la aparición de fuentes de luz UV más económicas y compactas para uso gemológico, por ejemplo, el aparato “PL Inspector”, muy útil para la observación de fluorescencia a la luz UVL y UVC y de la fosforescencia de diamantes sintéticos (Fig. 17).

Precio – 250 €. (Disponible para la venta en el IGE)

Fig. 17. Aparato PL-Inspector para la observación de la fluorescencia UVL y UVC y fosforescencia de diamantes.

De los métodos analíticos avanzados, el equipo DiamondView desarrollado por De Beers está basado en la observación de la fluorescencia y fosforescencia de diamantes a la luz UV ultracorta (Fig. 14a y 14b). El color y la distribución (zonalidades) de la fluorescencia de los diamantes naturales permiten diferenciarlos de los sintéticos obtenidos por los métodos HPHT y CVD. http://www.iidgr.com/innovation/diamondview/

Además, durante el año 2016 se han presentado otros equipos nuevos basados en la observación de fosforescencia, a veces combinada con otros métodos. Son aparatos más compactos y económicos que el clásico DiamondView. Todavía muy nuevos en el mercado, tienen gran potencial en el sector de joyería ya que permiten trabajar con piedras pequeñas y montadas y no requieren formación especializada para su uso:

Transparencia a la luz UV corta

Permite separar los diamantes naturales de tipo I (salvo los muy raros IaB puros) de los de tipo II, al que pertenecen todos los diamantes sintéticos incoloros fabricados actualmente. Hay que tener en cuenta que también hay diamantes naturales incoloros de tipo II, que es el tipo que puede someterse al tratamiento HPHT para mejorar su color, pero también pueden ser naturales no tratados.

El aparato más económico para realizar esta prueba es el SSEF Diamond Spotter (Fig 7). Precio aproximado 190 €. http://www.ssef.ch/products/ssef-instruments/ssef-diamond-spotter/

Este aparato requiere una fuente de luz UV corta que se compra aparte. La fuente de iluminación puede adquirirse del mismo fabricante (precio aproximado 470 €), pero también puede utilizarse con una lámpara de luz UVC gemológica estándar o con el equipo “Pl Inspector” como fuente de iluminación.

Se deben guardar precauciones para no exposición de la piel y los ojos a la luz UVC.

Otros aparatos que utilizan la separación de tipos I y II de diamantes basada en la transparencia a la luz UVC:

  • D-Screen de HRD, precio aproximado – 3000 €
  • Gemlogis Taupe Diamond Segregator, precio aproximado – 600 €
  • Synthetic Diamond Screener de Presidium (también para algunos diamantes montados), precio aproximado – 700 €
  • DiaGuard™ de M&A Gemmological Instruments (accesorio para Gemmoraman-532), precio aproximado – 790 €

Espectroscopía optica

La observación de la línea de 415 nm en diamantes incoloros indica que la gema pertenece al tipo I, y por lo tanto es natural. Esta línea se observa mejor en diamantes de colores medios bajos y puede ser difícil de ver en diamantes de colores altos (D-F).

Un buen espectroscopio de mano, tanto de prisma como de red de difracción, con fuente de luz adecuada puede ser útil para ello (Fig. 18a y 18b). Precio aproximado – 300 €.

Fig. 18a. Espectroscopio de prisma Beck con fuente de iluminación en el Laboratorio del IGE.

Fig. 18b. Espectroscopio de red de difracción OPL. (Disponible en el IGE).

Por supuesto, la medición más precisa del espectro óptico puede conseguirse utilizando un espectrofotómetro gemológico, como por ejemplo el modelo GemmoSphere de M&A Gemmological Instruments (Fig. 18c). http://www.gemmoraman.com/GemmoSphere.aspx

Fig. 18c. Analizando dos grandes diamantes montados en sortijas en el espectrómetro UV-Vis-NIR GemmoSphere de M&A Gemmological Instruments, en el Laboratorio del IGE.

La absorción a 415 nm también es utilizada en el equipo DiamondSure de De Beers. Este aparato es muy útil de comprobación rápida de diamantes de tipo I y puede ser aplicado tanto para diamantes sueltos como para montados de cierto tamaño (a partir de 0.04 ct aproximadamente). https://www.iidgr.com/innovation/diamondsure/

Formación

La aplicación de métodos gemológicos básicos para detección de diamantes sintéticos incoloros requiere una cierta experiencia y prácticas con diamantes de naturaleza conocida. Para ello, El Instituto Gemológico Español ofrece un curso corto especializado, donde se explican todos los métodos disponibles y se practica con una amplia colección de muestras de diamantes naturales, sintéticos y tratados.

 

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