Juweeltjes van nepdiamanten

Geologie Met het beter worden van synthetische diamanten, voelen gemmologen steeds meer het gemis aan kennis van natuurlijke kristalvormen.

‘De voet van de Yeti’, ‘De oude telefoon’, ‘de Davidsster’. De koosnamen die edelsteenonderzoeker Emmanuel Fritsch aan zijn natuurlijke diamanten geeft, zijn al net zo buitenissig als hun vormen. Sommige diamanten zien eruit als rommelige miniatuurblokkendozen, als vuilzwarte kooltjes, of inderdaad als de gezwollen voet van een enorme aapmens.

“De meeste mensen in het vak zien zelden een ongeslepen steen”, zegt Fritsch, hoogleraar mineralogie aan het CNRS-Institut de Matériaux in Nantes. Afgelopen weekeinde sprak hij op het Europees Gemmologisch Symposium, een jaarlijkse bijeenkomst van juweliers, edelsteenhandelaren en edelsteenonderzoekers, die dit jaar in museum Naturalis in Leiden plaatsvond. Ondanks jaren onderzoek aan edelstenen, ook diamant, zegt Fritsch, “zijn de natuurlijke vormen van diamant nooit systematisch in kaart gebracht”.

En dat is wel nodig, vindt hij, vanwege de gestaag verbeterende technieken om diamanten synthetisch in fabrieken te maken, of om natuurlijke diamanten kunstmatig te behandelen zodat ze meer waard worden.

Aanvankelijk waren synthetische diamanten lang niet groot of mooi genoeg voor juwelen, en werden ze industrieel gebruikt: als extreem hard slijpmiddel, of in slijtvaste messen. Ze hadden een vaalgele of bruine kleur, wat de waarde vermindert.

“Maar inmiddels worden synthetische diamanten ook voor juwelen gebruikt. Normaal gesproken gaat dat in alle openheid: je krijgt er een certificaat bij dat de steen synthetisch is. Vaak wordt het ook nog eens heel klein op de steen gegraveerd”, zegt Fritsch, “maar soms wordt er wel gesjoemeld, bijvoorbeeld als grotere synthetische stenen breken, en de kleinere stukjes opnieuw worden geslepen.”

Sinds eind jaren negentig zijn er standaardtechnieken om synthetische stenen te kunnen onderscheiden. In ultraviolet licht met korte golflengtes fluoresceert de diamant in verschillende kleuren zichtbaar licht, en wordt de geschiedenis van de kristalgroei zichtbaar in de vorm van groeiringen.

In natuurlijke omstandigheden kristalliseert diamant, een vorm van koolstof, op dieptes tussen 150 en 200 kilometer bij hoge druk en temperatuur, vaak over periodes van miljarden jaren. Onder ideale kristallisatieomstandigheden levert dat kristallen met een octaëdervorm: twee piramides die met hun basis aan elkaar vastzitten. En in die vorm worden ze ook vaak gevonden, waar de stenen door trage magmastromen – kimberlietpijpen genaamd – naar het aardoppervlak gevoerd zijn, of in rivierbeddingen waar ze terechtkomen nadat het omliggende gesteente door wind en water weggeërodeerd is.

Pure bolvormen

Maar de omstandigheden in de krochten van de aarde zijn niet altijd ideaal en constant, waardoor diamant ook kan aangroeien in de vorm van vezelige draden, bobbelige kubussen, voetbalachtige dodecaëders of zelfs pure bolvormen. Kleine onregelmatigheden in het kristal kunnen uitgroeien tot nieuw kristallisatiemiddelpunt, met meerlingkristallen tot gevolg, zoals de Davidsster op de foto hierboven. En soms wordt de diamant, toch de hardst bekende natuurlijke stof, door het binnenaards geweld platgedrukt en uitgerekt, zoals bij een steen die de ‘Haaientand’ heet.

Heel anders verloopt de synthetische route: bij de HTHP (high temperature, high pressure)-methode, wordt koolstof opgelost in een vloeibare metaallegering. Daaruit kristalliseert het onder hoge druk en hoge temperatuur, met een klein kiemkristal als beginnetje.

“Kijk, bij dit kristal kun je de groeigeschiedenis van de diamant aflezen alsof het jaarringen van bomen zijn”, zegt Fritsch. Groeiringen met een rechthoekvorm zijn typisch voor natuurlijke groei. Bij synthetische diamanten ontbreekt dat patroon, en lijken de groeirichtingen van het kristal op de spaken van de wiel, met het kiemkristal als as.

“De technieken voor synthese worden steeds verbeterd”, zegt Hanco Zwaan, wetenschappelijk onderzoeker met als specialisatie edelstenen aan het museum Naturalis in Leiden. Als onderzoeker is hij gespecialiseerd in parels en smaragden, maar in zijn laboratorium worden ook andere edelstenen onderzocht, waaronder zo’n driehonderd diamanten per jaar.

Sinds een paar jaar is CVD (chemische dampdepositie) in opkomst als synthesemethode, vertelt Zwaan. Daarbij groeit het diamantkristal juist bij bij lage druk uit een mengsel van koolstofhoudende gassen, bij temperaturen rond 800 graden Celsius. Zwaan: “Dan heb je het over plaatjes diamant van wel 10 bij 10 centimeter, die aangroeien op een laag kiemkristallen.”

Toch lopen ook specialistische laboratoria als die van Zwaan of Fritsch zelden tegen frauduleuze synthetische stenen aan. Logisch, vindt Fritsch: “Als je een waakhond hebt, heb je ook minder last van inbrekers. Stenen van meer dan een kwart karaat [een karaat is 0,2 gram, BvW], komen vroeg of laat in een lab terecht. Als je wordt betrapt is je reputatie als verkoper naar de maan. Maar íemand moet het kunnen onderscheiden. Die waakhond, dat zijn wij.”

Veel lastiger en complexer is de controle op methoden om natuurlijke diamanten te verbeteren. De waarde van natuurlijke diamanten, waarvan de productie beperkt is, wordt ingeschat aan de hand van vier criteria: gewicht, kleur, zichtbare onvolkomenheden in de steen, en hoe hij geslepen is. Diamanten met barstjes of verontreinigingen zijn minder waard, net als stenen met een vaalgele of bruine verkleuring door stikstofverontreinigingen of onregelmatigheden in het kristalrooster. In het laatste geval kan een behandeling onder hoge druk en hoge temperatuur, verwarrend genoeg ook HTHP genoemd, de kleur witter maken

“General Electric kwam in 1999 met die techniek, en claimde toen dat het ondetecteerbaar was”, zegt Fritsch, “Dat was natuurlijk een uitdaging. Wat ze precies doen, vertellen ze vaak niet. Het is een wapenwedloop, maar in dit geval hebben we wel gewonnen: alleen bij heel zeldzame natuurlijke stenen kunnen we het niet goed zien.”

Bijgekleurde fancies

Een speciaal geval zijn gekleurde diamanten, in vakkringen bekend onder de naam ‘fancies’. En – uiteraard – ook aan de kleur is te sleutelen met behandelingen. Zwaan: “Laatst kwam hier iemand met een felgele diamant in een sieraad, met de vraag of die kunstmatig gekleurd was. Bij de verkoop was de term HTHP gevallen.” Bij nader onderzoek bleek dat de diamant niet bijgekleurd was, maar helemaal synthetisch was, “ook een HTHP-techniek, maar dan anders toegepast”.

Maar soms, erkent Fritsch, laat de techniek het afweten. “Een extreem moeilijk geval zijn natuurlijke groene diamanten, waarbij de kleur veroorzaakt wordt door natuurlijke radioactiviteit.” Zulke, extreem zeldzame, diamanten zijn vooral in trek bij verzamelaars, weet Fritsch. “De prijs daarvan gaat wel honderd tot duizend keer over de kop, tot 250 duizend dollar per karaat (0,2 gram). Maar je kunt die kleur ook creëren met een kunstmatige stralingsbron. Het verschil is eigenlijk niet of nauwelijks te zien, en het is de vraag of er puur fysisch gezien wel een verschil groot.”