Tìm hiểu về kim cương và cách nhận biết kim cương thật

Đồ trang sức là thị trường sôi nổi đầy hấp dẫn tại nhiều nơi trên thế giới. Đặc biệt là những loại đá quý luôn có sức hút mạnh mẽ đối với nữ giới. Dĩ nhiên, trong đó không thể thiếu sự góp mặt của kim cương, được mệnh danh là vua của các loại đá quý.

Với trình độ phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, hiện tại, các loại kim cương nhân tạo (hoặc những loại đá tương tự) không chỉ hiện diện trong các phòng thí nghiệm mà còn có mặt tràn ngập khắp thị trường đồ trang sức. Đá nhân tạo ngày càng được chế tạo với hình thức, chất lượng không thua gì đá thiên nhiên và khó có thể phân biệt bằng mắt thường.

Dưới tên gọi “kim cương nhân tạo” vẫn còn ẩn chứa nhiều vấn đề khác nhau. Những loại đá có tính chất tương tự vẫn thường được nhiều người dựa vào độ sáng bóng và đánh đồng với kim cương. Bài viết này sẽ giới thiệu với các bạn một số loại “kim cương nhân tạo" thường gặp và vài mẹo nhỏ mang tính tham khảo để phân biệt với kim cương thiên nhiên.

Kim cương thật: Kim cương thiên nhiên và Kim cương tạo ra tại phòng thí nghiệm

Kim cương là 1 trong 2 dạng thù hình của carbon có độ cứng rất cao (10 trên thang đo độ cứng Mohs) và khả năng khúc xạ ánh sáng cực tốt nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ công nghiệp cho đến kim hoàn. Kim cương được cho là loại khoáng sản với tính chất vật lý hoàn hảo và được sưu tầm như 1 loại đá quý hiếm.

1 viên kim cương được đánh giá theo chất lượng 4C: Carat (khối lượng), Clarity (độ trong suốt), Color (màu sắc) và Cut (cách cắt). Hiện nay chỉ có 20% sản lượng kim cương trên thế giới được dùng làm đồ trang sức. Số còn lại có phẩm chất kém hơn được sử dụng trong công nghiệp và thực hiện các nghiên cứu khoa học.

Cho tới giữa những năm 1950, cách duy nhất để có thể sở hữu 1 viên kim cương là phải khai thác từ các mỏ trong tự nhiên. Thật không may, quá trình hình thành kim cương trong tự nhiên đòi hỏi phải có nhiệt độ và áp suất rất lớn (khoảng 1200 độ C và 5 gigapascal). Những điều kiện nêu trên thường thấy ở độ sâu từ 140 đến 190km dưới lớp vỏ Trái Đất. Đó là chưa kể đến thời gian từ 1 đến 3,3 tỷ năm để hình thành và chỉ được ngẫu nhiên đẩy lên bề mặt bởi các lực kiên tạo địa chất.

Sự khan hiếm nguồn cung cấp kim cương vào năm 1953 đã dẫn đến sự ra đời của kim cương nhân tạo được tổng hợp bằng 2 phương pháp HPHT (cao áp - cao nhiệt) và CVD (lắng đọng hóa học pha hơi). Phương pháp HPHT có nhiệm vụ tái tạo lại điều kiện sâu dưới lòng đất. Trong khi đó, phương pháp CVD sử dụng sự bay hơi hóa học của hợp chất khí carbon dưới tác động của tia nhiệt Plasma để phân chia các phân tử khí nhằm tạo ra sản phẩm cuối cùng là carbon lắng tụ, từ đó phát triển nên mầm kim cương. 2 phương pháp trên hiện đang được sử dụng rộng rãi để tạo ra kim cương trong phòng thí nghiệm.

Một nhà khoa học kiểm tra viên kim cương đang được chế tạo trong 1 lò phản ứng vi sóng​

Các thuộc tính của kim cương phụ thuộc phần lớn vào quá trình sản xuất và mục đích sản xuất. Các viên kim cương nhân tạo được sản xuất trong phòng thí nghiệm gần như tương tự như kim cương tự nhiên. Trên thực tế, do được chế tạo một cách có kiểm soát và hết sức cẩn thận trong phòng thí nghiệm nên thậm chí, kim cương nhân tạo còn có độ cứng, độ dẫn nhiệt, dẫn điện vượt trội hơn so với kim cương tự nhiên. Hơn nữa, kim cương chế tạo trong phòng thí nghiệm không bị lẫn các tạp chất như một số kim cương khai thác từ mỏ.

Chính vì thế, trên một phương diện nào đó, cả kim cương thiên nhiên và kim cương sản xuất trong phòng thí nghiệm đều là kim cương đúng nghĩa (kim cương thật). Tuy nhiên, theo nhận định của các chuyên gia thì giá thành của kim cương nhân tạo rất cao, do việc tạo ra môi trường tương tự như tự nhiên để tạo ra kim cương là vô cùng tốn kém và đắt hơn cả chi phí khai thác kim cương trong thiên nhiên. Chính vì vậy, kim cương nhân tạo rất hiếm xuất hiện trên thị trường trang sức thế giới. Những “viên kim cương” thường được quảng cáo trên thị trường thực chất hầu hết chỉ là đá tổng hợp, thường là đá Zirconia (đá CZ) hay Moissanit.

Kẻ mạo danh kim cương - Những loại đá “có vẻ” giống với kim cương

Đá Zirconia (đá Cubic Zirconia - CZ) là tinh thể nhân tạo sản xuất từ Zirconium(IV) Oxit được tinh chế và ổn định tại nhiệt độ cao. Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1976, đây là loại kim cương giả được phổ biến rộng rãi trên thị trường ngày nay do có tính chất quang học hoàn hảo, chi phí sản xuất thấp và rẻ tiền.

Không giống với kim cương tự nhiên hay kim cương nhân tạo, đá CZ độ cứng 8-8,5 trên thang độ cứng Mohs, mau chóng trầy xước và xuống màu. Lẽ dĩ nhiên, giá trị của CZ chỉ bằng 1 phần nhỏ so với kim cương thật cả về giá tiền lẫn chất lương.

Moissanite: Mặc dù nó tỏa sáng như 1 viên kim cương thật và có độ cứng gần như kim cương (9.5 điểm trên thang đo độ cứng Mohs) và từng có thời gian gần 1 thập kỷ từ lúc mới phát hiện, người ta cho rằng Moissanite chính là kim cương. Nhưng thật ra, đây chỉ là 1 loại khoáng vật khác hoàn toàn kim cương.

Moissanite được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1893 bởi Henri Moissan. Ông đã lấy tên mình để đặt cho loại khoáng sản Cacbua Silic này. Loại khoáng vật này rất khó tạo thành trong tự nhiên và do đó, Moissanite gần như được sản xuất thông qua tổng hợp nhân tạo. Moissanite được chế tạo trong phòng thí nghiệm lần đầu tiên bởi Jöns Jacob Berzelius (người đã phát hiện ra silicon). Tuy nhiên, Edward Goodrich Acheson mới là người chính thức thương mại hóa Moissanite để dùng làm đá mài sắt và cắt công cụ.

Ngoài độ cứng và tính chất khúc xạ ánh sáng tương tự như kim cương, điều đặc biệt là Moissanite còn có độ dẫn nhiệt hoàn toàn tương tự như kim cương. Chính vì vậy, dùng bút thử kim cương trên cơ sở dẫn nhiệt hoàn toàn vô tác dụng đối với Moissanite. Hiện nay, Moissanite thường được sử dụng trong công nghiệp. Mặc dù không phổ biến trong thị trường trang sức như đá CZ, nhưng Moissanite cũng hoàn toàn vô giá trị so với kim cương thật.

Làm thế nào để phân biệt kim cương thật so với một số loại đá khác?

Cách chính xác và hiệu quả nhất để chắc rằng viên kim cương của bạn thật sự quý giá là thẩm định nó thông qua chuyên gia tại những trung tâm thẩm định chuyên nghiệp và có uy tín. Trên thế giới, Viện đá quý Mỹ (GIA) và Hiệp hội đá quý Mỹ (AGS) là một số tổ chức kiểm định nổi tiếng và uy tín có khả năng đưa ra các tiêu chuẩn cũng như kết quả kiểm định kim cương đáng tin cậy.

Hiện nay, một số trung tâm kiểm định chất lượng tại Việt Nam đã có dịch vụ thẩm đinh kim cương cùng nhiều loại đá quý khác. Kết quả kiểm định sẽ được kèm theo giấy chứng nhận chất lượng.

Tiêu chuẩn 4C

Trước những năm 1950, trên thế giới chưa có những tổ chức chuyên nghiệp và các chỉ tiêu thống nhất để đánh giá giá trị và chất lượng của đá quý. Kết quả đánh giá có thể khác nhau tùy thuộc vào nơi thẩm định. Tuy nhiên, Viện đá quý Mỹ đã chấm dứt tình trạng trên bằng 4C, tiêu chuẩn đánh giá kim cương phổ biến trên thế giới hiện nay.

Tiêu chuẩn 4C sẽ chấm điểm 1 viên đá quý dựa trên 4 đặc tính vật lý: Màu sắc, độ trong suốt, cách cắt và khối lượng (carat).

Màu sắc: màu của 1 viên kim cương được đánh giá theo thang điểm từ D tới Z thông qua so sánh với những viên có chất lượng tốt nhất dùng làm vật đối chiếu. Theo tiêu chuẩn của GIA, viên kim cương cấp D sẽ không có màu sắc, trong suốt như 1 giọt nước tinh khiết và dĩ nhiên là có giá trị cao hơn. Ngược lại, cấp Z sẽ bị nhuốm màu vàng hoặc nâu. Giữa khoảng D-Z vẫn còn một số cấp khác dựa trên màu sắc của mẫu kim cương. Đặc biệt, viên kim cương cấp Z có màu vàng nhạt rất hiếm và có giá trị cao.

Độ trong suốt: Được đánh giá dựa vào kết quả khi nhìn dưới kính lúp 10 lần kiểm tra số lượng các vết trầy xước, màu sắc của những vết gãy, vị trí của chúng, tất cả đều được dùng để đánh giá kim cương. Tất cả các yếu tố trên đều ảnh hưởng tới tính trong suốt và độ sáng chói của viên kim cương.

Cách cắt: Có rất nhiều công trình nghiên cứu toán học được nghiên cứu nhằm làm cho lượng ánh sáng mà nó phản xạ được là nhiều nhất. Một trong số đó là công trình của nhà toán học yêu thích khoáng vật Marcel Tolkowsky. Ông là người nghĩ ra cách cắt hình tròn và đã đề ra các tỉ lệ thích hợp cho nó. Một viên kim cương được cắt theo kiểu hình tròn hiện đại trên bề mặt có tất cả 57 mặt. Trong đó, phần trên có 33 mặt và phần dưới có 24 mặt. Phần trên có nhiệm vụ tán xạ ánh sáng thành nhiều màu sắc khác nhau trong khi phần bên có nhiệm vụ phản xạ ánh sáng. Tiêu chí này được đánh giá theo 5 cấp độ về các yếu tố độ phản xạ ánh sáng, độ tán xạ ánh sáng bà khả năng lấp lánh.

Khối lượng carat: dĩ nhiên, viên kim cương càng to, trọng lượng càng lớn thì giá trị sẽ càng cao. 1 đơn vị carat tương đương với 200 mg và có thể được chia đều thành 100 điểm. 1 điểm bằng 1% carat hay 2mg được dùng để đánh giá các viên kim cương có khối lượng dưới 1 carat.

Dưới đây là bảng kết quả đánh giá viên kim cương do GIA thực hiện dựa trên tiêu chuẩn 4C. Loại trừ việc làm giấy giả mạo, có thể nói, nếu viên kim cương của bạn được cấp chứng nhận này thì bạn hoàn toàn có thể yên tâm về giá trị của viên kim cương mà mình sở hữu.

Tuy nhiên, đặt trường hợp bạn chuẩn bị mua 1 viên kim cương mà không hề có bất cứ chứng chỉ nào. Ngoài việc thẩm định bởi cơ quan chuyên nghiệp, bạn có thể sử dụng một số thủ thuật kiểm tra đơn giản dưới đây nhằm phân biệt kim cương thật so với đá CZ.

Hãy nhìn vào nó. Quan sát thật tỉ mỉ và tinh tế

Kim cương có chỉ số khúc xạ cao và có thể bẻ cong ánh sáng đi xuyên qua lưới tinh thể. Trong khi đó, do khác biệt về cấu trúc nên khi ánh sáng đi qua viên đá CZ sẽ có nhiều đường nét hình lăng trụ hơn.

Để kiểm chứng điều này, nếu viên đá chưa được đính lên trang sức, các bạn có thể đặt nó lên 1 tờ báo có chữ (đỉnh tròn viên kim cương phải nằm trên tờ báo, không đặt ngang). Nếu bạn có thể đọc được dòng chữ bên dưới, viên đá đó có thể là kim cương giả. Trên thực tế, trong thí nghiệm tương tự, bạn không thể nào đọc được dòng chữ nếu đó 1 viên kim cương thật sự do chỉ số khúc xạ cao sẽ ngăn cản bạn nhìn xuống bên dưới.

Tương tự, bạn đặt viên đá lên trên 1 dấu chấm được vẽ trên 1 tờ giấy trắng và phẳng. Nếu bạn thấy 2 hình ảnh khúc xạ (giống như ảnh ảo của dấu chấm) hoặc bạn thấy 1 hình ảnh phản chiếu bên trong viên đá, đó có thể là Moissanite.

Ngoài ra, ánh sáng phản xạ từ viên kim cương thường biểu hiện sắc thái của màu xám. Nếu bạn thấy quá nhiều ánh sáng có màu sắc như cầu vồng, đó có thể không phải là kim cương thật.

Giả đến nỗi “quá hoàn hảo”

Là 1 sản phẩm của tự nhiên và không trải qua nhiều can thiệp về chất lượng, kim cương thiên nhiên thường có pha màu vàng nhẹ hoặc nâu nhẹ và có thể sẽ bao gồm một số đốm của khoáng vật khác thường được gọi là hạt xâm nhập nằm bên trong cấu trúc lưới tinh thể.

Ngược lại, đá CZ được tạo ra trong môi trường vô trùng và sẽ rất hoàn hảo. Tất nhiên, đây không phải là yếu tố quyết định duy nhất để xác định vấn đề. Có thể viên đá vô cùng hoàn hảo này chính là viên kim cương được sản xuất trong phòng thí nghiệm và có giá đắt hơn cả kim cương nhân tạo thì sao?

Bạn cũng có thể quan sát phần đai viên đá (phần rộng nhất trên mặt cắt ngang của viên kim cương). Nếu phần đai quá trơn nhẵn và bo tròn, đó có thể là đá CZ. Kim cương thât luôn luôn có những cạnh khía phẳng, đó có thể là rất nhiều khía mà bạn có thể cảm giác được nếu tinh ý. Người ta không bao giờ cắt bo tròn 1 viên kim cương cả.

Hàng giả nặng gấp đôi hàng thật

Xét về hình thức, có thể đá CZ trong giống như kim cương, nhưng thật sự nó là vật liệu có trọng lượng riêng lớn hơn. Với trọng lượng riêng từ 5,6 đến 6,0N/m³, đá CZ nặng hơn gần 1,7 lần so với 1 viên kim cương có cùng thể tích. Bạn có thể so sánh viên đá với 1 viên kim cương thật cùng kích thước bằng 2 lòng bàn tay, bạn sẽ nhận được sư khác nhau về trọng lượng này. Viên nào nặng hơn sẽ là đá CZ.

Kim cương giả sẽ bị bám hơi nước

Một phương pháp kiểm tra khác là dùng hơi thở của bạn. Nếu bạn hà hơi vào 1 viên kim cương thật và cố gắng để nó bám hơi nước vào, bề mặt của nó sẽ không bị vẩn đục bởi hơi thở. Điều này là do kim cương có tính dẫn nhiệt mạnh nên lượng hơi nước sẽ tiêu tan gần như ngay lập tức. Nếu hơi nước bám khá lâu trên viên đá, đó có khả năng là đá CZ.

Thả vào trong nước: nếu viên đá chìm hẳn xuống, đó là kim cương thật. Những viên đá giả sẽ nổi bồng bềnh hoặc lơ lửng ở khoảng giữa.

Một điểm đặc biệt khác là kim cương sẽ không được nhìn thấy trong phim chụp X-quang. Trong khi đó đá CZ hoặc một số tinh thể khác thì có. Mặt khác, khi đặt dưới đèn chiếu tia UV, nhiều viên kim cương sẽ phát ánh huỳnh quang màu xanh dương, một số viên kim cương sẽ không phát ánh huỳnh quang mặc dù nó vẫn là kim cương thật. Tuy nhiên, nếu bạn đặt 1 viên Mossanite dưới tia UV, nó sẽ phát màu xanh lá, màu vàng hoặc màu xám rất nhẹ.

Một số biện pháp kỹ thuật

Dùng dòng điện: Việc phân biệt kim cương và Moissanite bằng mắt thường gần như là không thể. Thay vào đó, người ta sử dụng 1 thiết bị cầm tay có thể tạo ra 1 dòng điện qua viên đá dể đánh giá độ dẫn điện của nó. Dựa trên sự khác nhau về độ dẫn điện của kim cương và Moissanite, người ta có thê nhanh chóng phân biệt được bằng phương pháp này.

Dùng nhiệt lượng: Kim cương có tính dẫn nhiệt và dẫn đều rất cao. Để kiểm tra xem viên đá có phải là kim cương thật hay không, người ta sử dụng thiết bị để truyền nhiệt lượng vào viên đá. Phương pháp này có thể kiểm tra trong thời gian tối đa là 30 giây. Nếu viên đá giảm nhiệt độ nhanh chóng sau khi được làm nóng, nó có khả năng là kim cương thật.

Hãy thực hiện những bài kiểm tra đánh giá uy tín

Các phương pháp nêu trên phần lớn chỉ mang tính cảm nhận và chỉ đưa ra những gợi ý tham khảo. Nếu muốn biết rõ giá trị của viên đá, bạn vẫn nên thông qua các bài kiểm tra khoa học nghiêm ngặt với các thiết bị chuyên dụng có độ chính xác cao.