ダイヤモンド型

ダイヤモンドタイプは、ダイヤモンドを化学的不純物のレベルと種類によって科学的に分類する方法です。ダイヤモンドは、タイプIaA、タイプIaB、タイプIb、タイプIIa、タイプIIbの5つのタイプに分類されます。測定される不純物は、炭素原子の結晶格子内の原子レベルであるため、内包物とは異なり、検出には赤外線分光計が必要です。^[1]

ダイヤモンドの種類によって、ダイヤモンド強化技術に対する反応は異なります。1つの石の中に異なる種類が共存することもあります。天然ダイヤモンドはIa型とIb型の混合物であることが多く、赤外線吸収スペクトルによって判別できます。^[2]

最も一般的なクラスであるタイプ Iダイヤモンドには、主な不純物として窒素原子が含まれており、その濃度は通常 0.1% です。タイプ I ダイヤモンドは、 320 nm からの赤外線と紫外線の両方の領域を吸収します。また、特徴的な蛍光および可視吸収スペクトルも備えています (ダイヤモンドの光学特性を参照)。

タイプ Iaダイヤモンドは、天然ダイヤモンドの約 95% を占めています。最大 0.3% (3000 ppm) の窒素不純物が炭素格子内に密集しており、比較的広範囲に分布しています。窒素クラスターの吸収スペクトルにより、ダイヤモンドは青色光を吸収し、淡黄色またはほぼ無色に見えるようになります。ほとんどの Ia ダイヤモンドは、IaA 物質と IaB 物質の混合物です。これらのダイヤモンドは、南アフリカのケープ州として以前知られていたダイヤモンドの豊富な地域にちなんで名付けられたケープ シリーズに属し、その鉱床は主にタイプ Ia です。タイプ Ia ダイヤモンドは、多くの場合、N2 および N3 窒素中心によって、415.5 nm (N3) の主要バンドと、478 nm (N2)、465 nm、452 nm、435 nm、および 423 nm のより弱い線 (「ケープ線」) の鋭い吸収帯を示します。また、N3窒素中心のため、長波紫外線に対して青色蛍光を発する（N3中心は可視色を損なうことはないが、可視色を損なうN2中心が常に伴う）。茶色、緑色、黄色のダイヤモンドは、504 nm（H3中心）に緑色の帯を示し、時には537 nmと495 nm（H4中心、おそらく4つの置換窒素原子と2つの格子空孔を含む大きな複合体）にさらに2つの弱い帯を伴うことがある。^[3]

• タイプ IaAでは窒素原子がペアになっていますが、ダイヤモンドの色には影響しません。
• タイプ IaBでは、窒素原子が偶数個ずつ大きな集合体を形成し、黄色から茶色の色合いを呈します。

タイプ Ib は天然ダイヤモンド全体の約 0.1% を占めます。窒素は最大 0.05% (500 ppm) 含まれますが、不純物はより拡散しており、原子は孤立した場所で結晶全体に分散しています。タイプ Ib ダイヤモンドは青色に加えて緑色の光を吸収し、タイプ Ia ダイヤモンドよりも濃い黄色または茶色をしています。石は濃い黄色または時々茶色がかっています。希少なカナリアダイヤモンドはこのタイプに属し、既知の天然ダイヤモンドのわずか 0.1% を占めています。可視吸収スペクトルは緩やかで、鋭い吸収帯はありません。^[4]

タイプ IIダイヤモンドには、測定可能な窒素不純物は含まれていません。タイプ II ダイヤモンドは、タイプ I ダイヤモンドとは異なり、赤外線の異なる領域を吸収し、 225 nm 未満の紫外線を透過します。また、蛍光特性も異なります。発見された結晶は、大きくて不規則な形状になる傾向があります。タイプ II ダイヤモンドは、長期間にわたって非常に高い圧力下で形成されました。

タイプ IIaダイヤモンドは、天然ダイヤモンド全体の 1～2% (宝石ダイヤモンドの 1.8%) を占めています。これらのダイヤモンドは不純物がほとんどまたはまったく含まれていないため、通常は無色で、熱伝導率が最も高くなっています。紫外線に対しては 230 nm まで非常に透明です。時折、タイプ IIa ダイヤモンドが地表に向かって押し出される際に、圧力と張力により、四面体結晶構造の成長中に塑性変形が生じて構造異常が生じ、欠陥が生じることがあります。これらの欠陥により、宝石は黄色、茶色、オレンジ、ピンク、赤、または紫色になります。タイプ IIa ダイヤモンドは、高圧高温 ( HPHT ) 処理によって構造変形を「修復」することができ、ダイヤモンドの色のほとんどまたはすべてが除去されます。^[5]タイプ IIa ダイヤモンドは、オーストラリア産のダイヤモンドの大部分を占めています。カリナン、コ・イ・ヌール、レセディ・ラ・ロナ、ルロ・ローズなど、有名な大型ダイヤモンドの多くはタイプ IIa です。CVDプロセスを使用して生成された合成ダイヤモンドも、通常はこのタイプに属します。

タイプ IIbダイヤモンドは天然ダイヤモンド全体の約 0.1% を占め、最も希少な天然ダイヤモンドの 1 つで、非常に価値があります。タイプ IIb ダイヤモンドは、タイプ IIa ダイヤモンドと同程度の非常に低いレベルの窒素不純物に加えて、かなりの量のホウ素不純物を含んでいます。ホウ素の吸収スペクトルにより、これらの宝石は赤、オレンジ、黄色の光を吸収し、タイプ IIb ダイヤモンドは明るい青または灰色になりますが、ホウ素不純物のレベルが低いものは無色の場合もあります。^[1] これらのダイヤモンドは、他のタイプのダイヤモンドとは異なり、補償されていない電子ホールのためにp 型 半導体でもあります (ダイヤモンドの電気的特性を参照)。この効果を得るには、わずか 1 ppm のホウ素で十分です。ただし、タイプ Ia ダイヤモンドでも青灰色が発生する可能性があり、これはホウ素とは無関係です。^[6] タイプ IIb ダイヤモンドは独特の赤外線吸収スペクトルを示し、可視スペクトルの赤色側に向かって徐々に吸収が増加します。

種類に制限がないのはグリーンダイヤモンドで、その色はさまざまな量の電離放射線にさらされることによって生じます。^[1]

オーストラリアのアーガイル鉱山から産出される青灰色のダイヤモンドのほとんどはIIb型ではなくIa型です。これらのダイヤモンドには欠陥や不純物（特に水素と窒素）が大量に含まれており、その色の起源はまだ不明です。^[6]

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