① 蓝色钻石
天然蓝色钻石十分罕见,属于 Ⅱb型。天然蓝色钻石不含氮元素,但含极少量的硼元素。硼原子在钻石的晶体中产生一个受子能带。受子能带能够吸收近红外辐射和长波的可见光,因而使钻石呈现蓝色。受子能带与价带之间的能差很小,价带电子在热的作用下即可跃迁到受子能带,使钻石导电,所以蓝色钻石是半导体。
辐射所产生的GR1色心也会使不含氮的无色Ⅱa型钻石产生饱和度较低的蓝色。这种GR1致色的蓝色钻石不含硼,它的红外吸收光谱不具典型的蓝色钻石的吸收峰。
图3-6 北极光彩色钻石珍藏中的一颗艳蓝色钻石(Tino Hammid/Courtesy of Aurora Gem Collection)
图3-6为北极光彩色钻石珍藏的一颗1.19ct的艳蓝色钻石。蓝色钻石稀有,高饱和度的蓝色钻石更少,饱和度能达到如此之高的蓝色钻石可谓瑰宝。北极光彩色钻石珍藏中有好几颗蓝色钻石的饱和度都很高,达到艳的级别。
合成钻石时加入适量的硼元素即可产生蓝色。在合成钻石过程中,主要是在装填原料时空气中的氮分子会残留其中,所以合成蓝色钻石往往带有绿色。合成蓝色钻石所呈现的偏绿色调是由离散氮元素对短波可见光吸收所造成的。
在所有钻石中最具有传奇和悲剧色彩的是蓝色“霍普”(Hope)钻石(图3—7)。“霍普”钻石的原石产自印度,由法国的旅行探险家塔维涅于 1668年带回法国献给了路易十四世。原重110.5ct呈不规则形状的“塔维涅”蓝钻被法国皇家钻匠重新切割成76.13ct的心形。此后不久法国皇家就不幸连连。在法国大革命期间,这颗蓝色钻石在皇宫被盗,送到英国被切割成现在的45.52ct古典垫型。于1830年,该蓝色钻石被银行家霍普以约18000英镑购得,从此被冠以“霍普”之名。后霍普因赌博导致破产,“霍普”钻石也在1901年被迫出售。后来经珠宝商卡帝亚,“霍普”钻石转手到美国报业大亨麦克林。麦克林得到这颗“霍普”钻石后不幸接连而至,麦克林太太去世后两年,在1949年“霍普”钻石由温斯顿以176920美元购得。1958年,温斯顿用普通邮件将“霍普”钻石寄到史密森尼博物院。这颗有过“魔咒”的“霍普”蓝色钻石从此便静静地陈列在史密森尼博物院的温斯顿展厅,供人观赏。尽管有人把1958年以后美国所有的天灾人祸都归咎于这颗蓝色的“霍普”钻石,且更多的人视它为自然的杰作,欣赏它无与伦比的颜色与魅力。
2007年10月8日一颗6.04ct的蓝色钻石在苏世比的香港拍卖会上以798万美元的价格被英国伦敦穆塞耶夫珠宝公司(Moussaieff Jewellers)购得,创造了钻石的132万美元/克拉的新记录。这颗6.04ct蓝色钻石的颜色为彩艳蓝色(Fancy Vivid Blue),净度为内部无瑕(Inter nal Flaw less)。据报道,这颗蓝色钻石可能来自南非的第一矿(Prem ier M ine)。
图3-7 霍普钻石
(刘严摄影/藏收于史密森尼博物院)
艳蓝色,重45.52ct,是世界上最着名的蓝色钻石,也是最具有悲剧传奇的钻石
图3-8 着者收藏的一颗蓝色合成钻石
(刘严摄影/刘严收藏)
其颜色是由搀杂的硼元素造成的
图3-9 蓝色钻石及其原石(Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection)
② 钻石是不是导体石墨呢
成为导体的条件是否存在”载流子”存在空闲的电子科“空穴”,
针对金刚石(钻石):碳的外围四个电子都与其他碳原子形成稳定的碳架,没有在形成的空间内没有空闲的电子,也就不能导电了。
而石墨,虽然说它也是碳单质但是他的结构不同,他是空间片层结构,每个碳原子都与其他三个碳原子相连(形成六边形显蜂窝状),每个碳原子所空闲出来的电子,剧集在该层的一次,形成"派"(是个符号pai)键,即形成了传输电的通路。另外由于石墨的片层结构,每层间有较弱的作用力,石墨常用作润滑剂
③ 宝石的热学、电学性质
一、热电效应
物理学中的热电效应,是指受热物体中的电子随着温度梯度由高温区向低温区移动时,产生电流或电荷堆积的一种现象。温度梯度的变化可使某些宝石晶体产生热电效应。如电气石晶体具有明显的热电效应,在受热或冷却时,沿电气石晶体两端产生数量相等、符号相反的电荷,同时具有静电吸尘现象。这可能是由于受到差异温度作用时,晶体产生膨胀或收缩、晶格中被热激发出电荷发生运移所致,如电气石。
二、静电效应
静电并不是静止不动的电,而是在空间缓慢移动的电荷,或说是一种相对稳定状态的电荷。其磁场效应比起电场的作用可以忽略不计。由于这种电荷和电场的存在而产生的一切现象称为静电现象。一般照明用电是由电磁感应原理产生的,而静电大部分是因接触、摩擦、分离而起电的。某些有机化合物,如琥珀、塑料等,当受到皮毛的反复摩擦时,各自产生数量相同、极性相反的电荷,可吸附起较轻的小纸片、羽毛和塑料薄膜等。
三、压电效应
当某些宝石材料受到外界压力时,两面会产生电荷,电荷量与压力成正比,这种现象称为压电效应。宝石材料在机械力作用下产生变形,会引起表面带电的现象,而且其表面电荷密度与应力成正比,这称为正压电效应。反之,在某些材料上施加电场,材料会产生机械变形,而且其应变与电场强度成正比,这称为逆压电效应。如果施加的是交变电场,材料将随着交变电场的频率作伸缩振动。施加的电场强度越强,振动的幅度越大。正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。压电效应多属一种机械能与电能之间的能量转换现象。
净度较高的石英单晶受到压力作用时会产生电荷;相反,当受到电压作用时,又会产生频率很高的振动。压力不同,产生电荷的多少也不一样;反之,电压不同,振动频率也不同。天然单晶水晶和合成单晶水晶均具良好的压电性能,因而被广泛应用于无线电和遥控谐振器上。
四、导热性
物体能传导热量的性质叫导热性。这是因大量分子、原子、离子或自由电子相互撞击,使热量由温度较高一端传递到温度较低一端的缘故。往往导电性强的物质导热性也强,不导热的物体称为热绝缘体。
不同宝石传导热的性能差异甚大,所以导热性可作为宝石的鉴定特征之一。导热性能以热导率(λ)表示,单位为W/(m·K)。热导率须在特定实验环境用特定仪器测定。宝石学一般以相对热导率表示宝石的相对导热性能。相对热导率的确定常以银或尖晶石的热导率为基数。钻石的热导率比其他宝石高出数十倍至数千倍,如表1-6-1所示,以尖晶石的热导率为1时,钻石的相对热导率是56.9~170.8,金的相对热导率是31,银的相对热导率是44,而刚玉的相对热导率是2.96,其他多数非金属宝石的相对热导率多小于1。因此,使用热导仪能迅速鉴别钻石。
表1-6-1 常见宝石和某些材料的相对热导率(以尖晶石热导率为基数1)
五、导电性
矿物对电流的传导能力称为导电性。矿物的导电性能很早便受到研究和重视。不同种类的宝石矿物,其导电性能不同。与金属矿物相比,许多非金属矿物的导电性微弱。宝石矿物中的赤铁矿、针铁矿和合成金红石是较好的导电体。钻石是电的不良导体,但Ⅱb型浅蓝色钻石晶格中,微量的硼原子取代碳原子,使局部电位失衡,便产生了自由电子,从而造成该型钻石具有微弱的导电性能,属半导体。但受辐射作用而改色的淡蓝色钻石,其不良的导电性能并未改变,所以可用导电性能的差别来鉴别天然蓝色钻石和辐射致色的蓝色钻石。
矿物物理学家对矿物的热学、电学性质早有深入的研究,但其在宝石学中的应用仍相当局限。随着宝石测试技术的进步,应用热学、电学性质鉴别天然宝石、处理宝石(尤其是充填和镀膜处理过的宝石)、合成宝石和人造宝石等具广阔的前景。
④ 钻石能导电吗
绝大部分钻石是不导电的,金刚石晶体结构极其稳定,没有自由电子。在自然界的众多钻石中,只有一种钻石是能导电的,它是一种蓝色钻石,其中含硼的杂质,随机取代了钻石中的碳,因为硼比碳少一个电子,产生自由电子,所以在这个时候,钻石呈半导电形态。