Des diamants synthétiques jaune-brun trouvés dans des lots de diamants « mêlés »

Aurélien DELAUNAY

Le Laboratoire Français de Gemmologie (LFG) vient d’analyser plusieurs milliers de diamants jaune-brun appelés commercialement diamants « cognac » (Figure 1). Ces diamants mesurent entre 1 et 2.5 mm de diamètre. Leurs couleurs varient du jaune nuancé de brun, au jaune nuancé de gris ou d’orange.

 

Figure 1 : lots de diamants mêlés analysés récemment au LFG (photo A. Delaunay, © Laboratoire Français de Gemmologie)

Les lots de diamants analysés au LFG sont pesés et comptés avant toute analyse. Ils sont ensuite analysés en spectrométrie infrarouge grâce à un système d’analyse de lots automatisé particulier développé en partenariat avec le fabriquant et ayant fait l’objet d’un dépôt de brevet (cf. Figure 2).

 

Figure 2 : système automatisé d’analyse de lots de diamants mêlés avec une plaque pouvant contenir presque 400 diamants (photos A. Delaunay, © Laboratoire Français de Gemmologie).

Avant de faire le spectre infrarouge de chaque pierre, tous les diamants sont observés sous excitation au rayonnement ultraviolet long et court (UVL : 365 nm et UVC : 254 nm). Ci-dessous un exemple de plaque remplie de diamants observés en lumière visible, sous ultraviolets longs et ultraviolets courts. Le diamant placé en J18 présente une luminescence plus intense aux UVC qu’aux UVL, sous lequel il est pratiquement inerte (Figure 3). Ce critère a souvent été indiqué pour détecter les diamants synthétiques HPHT.

 

Figure 3 : observation de la luminescence d’un lot de diamants. Le diamant positionné en J18 a une luminescence verte aux UVC et est quasi inerte aux UVL, pouvant indiquer son caractère synthétique (photos A. Delaunay, © Laboratoire Français de Gemmologie).

Ces lots de diamants jaune-brun contiennent exclusivement des diamants de type I, c’est-à-dire contenant de l’azote, sous forme agrégée (type Ia) et/ou isolée (type Ib). Certains de ces diamants sont très riches en azote et en hydrogène, preuve de leur caractère naturel. D’autres ne contiennent que des atomes d’azotes isolés, donc de type Ib pur, susceptible d’un diamant ayant une origine synthétique (Figure 4). Ce système nous permet donc de prouver qu’il s’agit bien de diamants. Il nous renseigne dans la plupart des cas sur leur origine naturelle, ou suggère de poursuivre l’analyse pour prouver qu’ils sont synthétiques.

 

Figure 4 : spectre infrarouge du diamant J18 précédemment observé sous UV, typique d’un diamant synthétique HPHT de type Ib pur. Les atomes d’azote isolés, ou centre C, sont caractérisés par des absorptions à 1045, 1130, 1344 et 2688 cm-1.

Les diamants potentiellement synthétiques isolés grâce à leur luminescence et/ou leur spectre infrarouge sont ensuite observés au microscope. Des inclusions caractéristiques comme des nuages de points épars (pinpoints), des inclusions en « mie de pain » peuvent être caractéristiques des diamants synthétiques HPHT (Figure 5a et 5b).

 

Figure 5 : inclusions en mie de pain (photo de gauche) et en points éparses (photo de droite) caractéristiques des diamants synthétiques HPHT, grossissement x320, photos A. Delaunay, © Laboratoire Français de Gemmologie 

Chaque diamant potentiellement synthétique est ensuite observé au DiamondView™, appareil d’imagerie de luminescence possédant une source UV de forte énergie (environ 220 nm). Le DiamondView™ permet l’observation de la morphologie de croissance des diamants. Un diamant produit en laboratoire aura une morphologie interne typique avec des secteurs de croissance octaédriques et cubiques formant une croix sous certaines orientations (Figure 6a, 6b et 6c). Les diamants naturels auront quant à eux des structures différentes (Figure 6d). Pour cette couleur, on s’attend plutôt à des traces de déformation  (« graining ») formant les fines raies parallèles vues dans la figure 6d.

 

Figure 6 : images de luminescence DiamondView™ de 3 diamants synthétiques ayant des structures plus ou moins caractéristiques (a, b et c) et d’un diamant naturel (d)

Des spectres de photoluminescence à basse température (température de l’azote liquide : -196°C) sont ensuite réalisés pour mettre en évidence le caractère synthétique de tous les diamants « suspects ». Le LFG utilise pour l’acquisition de spectre de photoluminescence un spectromètre Raman Renishaw Invia équipé de 3 lasers différents (325, 514 et 633 nm) afin d’exciter et mettre en évidence la quasi-totalité des défauts présents, même en très faible quantité. Tous les diamants synthétiques observés dans ces lots présentent des émissions à 728 nm caractéristiques de la présence de nickel utilisé dans la fabrication de diamants synthétiques (Figure 7).

 

Figure 7 : spectre de photoluminescence d’un diamant synthétique excité à 514 nm indiquant la présence de centres N-V- à 637 nm et de nickel à 728 nm.

Cette analyse de lots de plusieurs milliers de diamants jaune-brun dits « cognac » permet de mettre en évidence la présence de diamants synthétiques dans les lots de mêlés sur le marché. De nombreuses alertes ont été rédigées sur la présence de diamants synthétiques dans les lots de diamants mêlés jaunes, mais il s’agit des premiers diamants synthétiques dans des lots de diamants jaune-brun, commercialement appelés « cognac ».