Kim cương trong tự nhiên có thể được tìm thấy với rất nhiều màu sắc khác nhau. Và những viên kim cương màu hiếm luôn có giá đắt hơn kim cương không màu. Bạn có biết tại sao kim cương có nhiều màu không?

Khái quát về các màu sắc của kim cương

Theo khảo sát của các nhà ngọc học, trung bình 100.000 viên kim cương thô sẽ có 1 viên kim cương thuộc màu hiếm. Trong đó, kim cương màu đỏ, hồng, xanh lam, tím là cực kỳ hiếm và đắt đỏ. Tiếp đó là đến những viên kim cương hoàn toàn không màu. Cuối cùng, kim cương phổ biến nhất sẽ có màu nâu, vàng nhạt và đen.

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Kim cương trong tự nhiên có rất nhiều màu khác nhau

Tại sao kim cương có nhiều màu trong tự nhiên

Kim cương là một dạng tinh thể cacbon hiếm có cấu trúc vô cùng chắc chắn. Trên lý thuyết, cứ mỗi nguyên tử C trong kim cương sẽ liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử C khác. Theo đó, nếu kim cương có cấu trúc hoàn hảo như vậy, nó sẽ hoàn toàn trong suốt và không có màu.

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Kim cương thô thường có màu đen, nâu và ngả vàng

Tuy nhiên, kim cương được hình thành trong tự nhiên qua hàng tỷ năm. Do đó, khó tránh khỏi việc chúng bị lẫn tạp chất hay xuất hiện các khiếm khuyết. Và các tạp chất, khiếm khuyết này chính là câu trả lời cho việc tại sao kim cương tự nhiên có nhiều màu.

Kim cương màu vàng, xanh lam và tím hình thành do các tạp chất thay thế nguyên tử

Trong tự nhiên, đôi khi một tạp chất sẽ thay thế vị trí của nguyên tố cacbon trong mạng tinh thể và tạo ra kim cương màu. Ví dụ: Nitơ thay thế cho cacbon sẽ tạo ra kim cương màu vàng.

Theo hình, ta có thể thấy ba nguyên tử Nitơ đã thay thế cho 3 nguyên tử Cacbon bao quanh một vị trí C trống. Đây được gọi là khiếm khuyết N3 điển hình. Đôi khi, khiếm khuyết này sẽ đi kèm với khiếm khuyết N2, tạo ra kim cương vàng.

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Cấu trúc của kim cương không màu và kim cương vàng

Khi sự thay thế Nitơ diễn ra, kim cương sẽ hấp thụ các bước sóng xanh có chọn lọc. Song song đó, ánh sáng màu vàng sẽ được truyền đến mắt người quan sát. Giới khoa học gọi đó là màu biểu kiến – màu sắc được tạo thành do hiệu ứng vật lý và hình học chứ không phải màu thật của vật thể.

Ngoài Nitơ thì vẫn còn số ít nguyên tố khác có nguyên tử đủ nhỏ để thay thế C và tạo ra màu sắc. Cụ thể, Bo thay thế cho Cacbon sẽ tạo ra kim cương màu xanh lam; Hydro thay thế cho Cacbon sẽ tạo thành kim cương màu tím.

Tại sao kim cương có nhiều màu: xanh lá cây

Trong lòng Trái Đất, có những vị trí tồn tại các hạt phóng xạ di chuyển với nhiệt độ và tốc độ cao. Nếu kim cương vô tình tiếp xúc với dòng chảy của các hạt phóng xạ đó, các nguyên tử C có thể bị đánh bật ra khỏi mạng tinh thể. 

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Cấu trúc của kim cương không màu và kim cương xanh lá

Lúc này, trong viên kim cương sẽ có những vị trí bị trống dẫn đến việc hấp thụ ánh sáng có chọn lọc. Khi tia sáng truyền vào, màu đỏ sẽ bị kim cương hấp thụ và màu xanh lá sẽ truyền đến mắt người nhìn. 

Đôi khi, màu xanh lá của kim cương cũng có thể là kết quả của các tạp chất như Nitơ, Hydro, Niken giống như kim cương vàng.

Sự biến dạng mạng tinh thể tạo ra kim cương màu nâu, hồng, đỏ

Đôi khi, kim cương được hình thành tại các mảng kiến tạo – nơi thường xuyên diễn ra sự dịch chuyển. Khi các lực và áp suất quá lớn, các lực bên trong Trái Đất có thể khiến nguyên tử Cacbon bị trượt khỏi mạng tinh thể. 

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Kim cương màu hồng tự nhiên

Tuy Cacbon không bị mất đi nhưng nó vẫn để lại các mặt phẳng lượn. Đây là nguyên nhân khiến kim cương hấp thụ chọn lọc ánh sáng xanh nước biển và truyền lại ánh sáng đỏ, hồng. 

Kim cương đen và trắng được tạo ra do mật độ tạp chất cao

Màu đen bạn nhìn thấy trong kim cương chính là các tạp chất có màu như than chì, hematit  hoặc pyrit. Các tạp chất này có kích thước vô cùng nhỏ và phân bố đồng đều. Làm kim cương có màu đen đậm và khả năng phản chiếu cao. Đôi khi, màu đen kim cương là sản phẩm của quá trình graphit hóa. 

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Kim cương đen và kim cương trắng

Còn riêng về kim cương trắng, đây là loại đá có màu trắng đục như sữa. Bên trong  nó có các tạp chất như đám mây dày đặc chứa các hạt khoáng chất mịn. Chúng sẽ cản trở ánh sáng truyền qua kim cương làm kim cương bị mờ đi.

Các phương pháp tạo ra kim cương màu

Ngoài sự hình thành trong tự nhiên, một số loại kim cương được con người xử lý để có màu đẹp mắt. Có hai phương pháp phổ biến nhất là xử lý bề mặt và sửa đổi mạng tinh thể.

Phương pháp xử lý bề mặt tạo ra kim cương màu

Xử lý bề mặt là phương pháp phủ màu lên viền, đáy kim cương để tạo ra kim cương màu. Nguyên lý của cách thức này rất đơn giản và dễ hiểu. Nó tương tự như việc nước biển và nước hồ bơi có màu xanh vì chúng phản chiếu lại nền của bầu trời và đáy hồ vậy.

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Một lớp oxit được phun lên làm kim cương có màu xanh

Ban đầu, phương pháp này được thực hiện bằng cách tô mực hoặc sơn lên kim cương. Sau đó, người ta đã phát minh ra các oxit kim loại để tạo ra màu sắc sinh động hơn. Tiêu biểu như lớp phủ SiO2 cộng tạp chất màu vàng sẽ cho kim cương màu hồng; SiO2 cộng tạp chất bạc theo tỉ lệ sẽ cho ra kim cương màu vàng hoặc xanh lam; Lớp phủ FeO3 sẽ cho ra kim cương màu cam…

Sửa đổi mạng tinh thể của kim cương

Đây là phương pháp mô phỏng những cách thức tạo ra kim cương màu trong tự nhiên. Để thực hiện, người ta sẽ sử dụng cách chiếu xạ, ủ kim cương trong nhiệt độ, áp suất cao hoặc các phương pháp khác theo trình tự xác định.

Tại sao kim cương có nhiều màu?
Con người có thể xử lý kỹ thuật để tạo ra kim cương màu

Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là không xác định được trước màu của kim cương sau khi xử lý. Tùy vào tính chất của kim cương mà kết quả thu được sẽ khác nhau.

Qua bài viết, hy vọng bạn đã hiểu thêm tại sao kim cương có nhiều màu. Do độ quý hiếm nên kim cương màu luôn có giá cao hơn. Vì vậy, khi mua bạn nên yêu cầu kiểm định rõ ràng để xác định đó là kim cương màu tự nhiên hay đã qua xử lý. Ngoài ra, các loại kim cương màu nhân tạo cũng xuất hiện ngày càng nhiều. Bạn nên lưu ý điều này để định giá kim cương chính xác nhất.

Bạn hãy xem thêm:

Xem nhẫn cầu hôn 2020Xem giá kim cương