Lab Grown Diamanten repräsentieren ohne zu übertreiben eine neue Ära des Diamantschmucks. Ihre Geschichte begann vor mehreren Jahrzehnten und sie sind gerade erst in die Welt der Schmuckherstellung eingetreten. Sie sind Diamanten, die absichtlich von Menschenhand geschaffen wurden. Aber gleich zu Beginn muss betont werden, dass es sich um echte Diamanten handelt, die genauso schön und langlebig sind wie natürliche Diamanten. In diesem Artikel erfahren Sie, was im Labor gezüchtete Diamanten so besonders macht, woran Sie sie erkennen können und wie sie entstehen.
Die Eigenschaften und Merkmale von Lab Grown Diamanten
In Bezug auf die meisten Parameter sind natürliche und im Labor gezüchtete Diamanten genau gleich. Ein Mensch würde den Unterschied nicht auf den ersten Blick erkennen, nicht einmal unter einer Lupe. Die verräterischen Merkmale von Lab Grown Diamanten können nur von einem erfahrenen Geologen unter Laborbedingungen erkannt werden.
Natürliche und im Labor gezüchtete Diamanten unterscheiden sich nicht in Bezug auf ihre Zusammensetzung (beide bestehen aus Kohlenstoff), Härte (beide erreichen die höchste Stufe auf der Mohs-Skala, die 10) oder andere physikalische und optische Eigenschaften. Sie sind beide gleich zerbrechlich und lassen sich perfekt spalten. Sie sind auch identisch, wenn es um die Qualität ihrer Brillanz, ihres Funkelns und ihres Glanzes geht. Sie unterscheiden sich eigentlich nur in ihrer Herkunft, der Länge und Art ihrer Kristallisation und ihrem Alter.
Der wichtigste Indikator dafür, ob die Diamanten im Labor hergestellt worden ist oder nicht, ist die Art und Weise, wie sich die Kristalle gebildet haben. Denn das Wachstum in einem Kristallsystem hinterlässt unsichtbare Linien und andere Spuren in der Struktur des Steins – an der Form des Kristalls lässt sich also feststellen, ob ein Diamant natürlichen oder Laborursprungs ist.
Die Vorteile von Lab Grown Diamanten
Lab Grown Diamanten haben eine Reihe von Vorteilen, die definitiv eine Überlegung wert sind. Der Prozess der Laborsynthese ist im Vergleich zur natürlichen Kreation viel kürzer, was ein großes Plus ist.
Damit verbunden ist zweifellos der attraktivste Vorteil von Lab Grown Diamanten, und das ist ihr Preis. Sie sind in der Regel um 20-30 % günstiger zu haben als Diamanten natürlichen Ursprungs. In einigen Fällen beträgt der Unterschied bis zu 50 %. Lab Grown Diamanten öffnen somit die Tür zu der Möglichkeit, einen großen transparenten Stein von höchster Qualität zu besitzen. Neben ihrer Größe bekommen Sie auch perfekte Klarheit und innere Struktur zu einem guten Preis. Und der Preis ist oft das wichtigste und einzige Hindernis bei der Entscheidung, welchen Edelstein man kauft, insbesondere bei der Wahl eines Verlobungsrings. Dank Lab Grown Diamanten muss ein Ring mit einem größeren, markanten Diamanten nicht mehr Zehntausende kosten.
Ein weiterer attraktiver Vorteil ist die Möglichkeit, die gewünschte Farbe für den Stein während der Laborsynthese "hinzuzugeben" - iLab Grown Diamanten müssen keineswegs farblos sein. Farbe kann durch Zugabe eines bestimmten chemischen Elements während der Synthese oder durch Bestrahlung oder Tempern nach Abschluss der Kristallisation erreicht werden. Die Methoden zur Herstellung von Lab Grown Diamanten entwickeln sich jedoch ständig weiter, mit dem Hauptziel, die resultierenden Diamanten in Bezug auf Reinheit, Helligkeit, Farblosigkeit und Größe hervorzuheben.
Erwähnenswert ist sicherlich auch der Umwelt- und Nachhaltigkeitsaspekt der Produktion von im Labor gezüchteten Diamanten. Die Laborsynthese ist unter anderem gezielter; Nur ein Bruchteil dieser Diamanten ist von ausreichend hoher Qualität, die für Schmuck geeignet ist. Im Labor kann die Qualität der resultierenden Steine maßgeblich beeinflusst werden.
Authentifizierung von im Labor gezüchteten Diamanten – wie sieht es mit der Zertifizierung aus?
Beim Kauf von Schmuckstücken sollten Sie immer ein Echtheitszertifikat erhalten, das Ihnen unter anderem wichtige Informationen über eventuell eingefasste Steine verrät. Bei allen Edelsteinen muss das Zertifikat auch Angaben darüber enthalten, ob es sich um natürliche oder im Labor hergestellte Steine handelt. Für jedes KLENOTA Schmuckstück mit einem im Labor gezüchteten Diamanten erhalten Sie ein kostenloses Echtheitszertifikat, ausgestellt von einem internationalen gemmologischen Labor.
Beim Kauf von Diamanten oder Diamantschmuck sollten Sie immer darauf achten, dass der Diamant eine eigene einmalige Nummer hat. Diese finden Sie auf dem Zertifikat, sie ist aber auch auf die Rundiste des Steins gelasert. Mit dieser Nummer können Sie dann in einer internationalen Datenbank nach Ihrem Diamanten suchen. Dieser als Inschrift bezeichnete Code wird von dem Labor, das ihn bewertet und das Zertifikat dafür ausgestellt hat, in den Diamanten eingebrannt.
Wenn Sie den Preis zweier Diamanten vor dem Kauf vergleichen möchten, sollten Sie unbedingt Steine wählen, die vom selben Labor bewertet wurden. Dies liegt daran, dass einige Labore leicht unterschiedliche Bewertungsskalen haben oder ihre Bewertung leicht von ihren Marktinteressen beeinflusst wird, da sie direkt mit Edelsteinhändlern verbunden sind. Die vertrauenswürdigsten Labore sind das GIA und das IGI.
Eine kurze Geschichte der Herstellung von Lab Grown Diamanten
Seit dem Beginn der Zeit sehnte sich der Mensch danach, einen Weg zu finden, kostbare Materialien herzustellen – am besten durch Umwandlung von anderen, billigeren Manterialien (man denke an Alchemie und die Scharlatane, die sich am Hof von Kaiser Rudolf II. herumtrieben). Wir wissen jetzt, dass weder Eisen noch Blei Gold erzeugen können. Und wir wissen jetzt auch, wie man Diamanten im Labor herstellt.
Am Anfang des Weges zur Diamantsynthese stand der Vater der modernen Chemie, Antoine Lavoisier. Er entdeckte, dass das Kristallgitter eines Diamanten der Kristallstruktur von Kohlenstoff entspricht. Und dies war diese Entdeckung, die die ersten Versuche zur Herstellung von Diamanten auslöste. Der Erfolg stellte sich bereits Ende des 19. Jahrhunderts ein. 1892 führte der französische Chemiker Henry Moissan ein Experiment durch: Er übte gleichzeitig hohen Druck und hohe Temperaturen auf Kohlenstoff aus und simulierte so genau die Bedingungen, unter denen Diamanten in der Natur entstehen. Auf diese Weise gelang ihm die Herstellung des ersten synthetischen Diamanten.
Überraschenderweise reagierten frühe Bemühungen zur Herstellung von Diamanten nicht auf die Nachfrage von Juwelieren, sondern von der Industrie. Die winzigen Diamanten, mit denen die Produktion began, waren gut für Laser, Kommunikationstechnologien und Mikroelektronik geeignet, aber sie waren nicht für das Schleifen und die Schmuckherstellung geeignet. Mit der Entwicklung der Technologie selbst war die Schmuckherstellung jedoch endgültig an der Reihe, und heute werden Diamanten in einer Vielzahl von Größen und Farben hergestellt und verzieren viele schöne Schmuckstücke.
Wie entstehen Lab Grown Diamanten?
Im Labor gezüchtete Diamanten werden heute mit zwei verschiedenen Verfahren hergestellt: dem CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition) und dem HPHT-Verfahren (High-Pressure-High-Temperature). Beide haben eines gemeinsam: Sie benötigen ein kleines Stück Diamant, das als Impfkristall dient. Die resultierenden Diamanten fallen idealerweise in die Kategorie IIa, welche die seltenste Kategorie ist, die in der Natur vorkommt. Nur 1 % der abgebauten Diamanten haben diese Qualität. In der Diamantklassifizierung bedeutet die Bezeichnung IIa, dass der Stein chemisch fast oder vollständig klar ist (d.h. er enthält keine Verunreinigungen). Solche Diamanten sind in keiner Weise gefärbt, sie sind rein farblos.
CVD: Das chemische Dampfabscheidungsverfahren
Bei diesem Prozess werden Gasatome auf einen Impfkristall geschichtet – eine kleine, dünne Scheibe eines polierten natürlichen oder im Labor gezüchteten Diamanten. Dieser wird in einen verschlossenen Reaktor eingeführt, der mit einem Gemisch bestimmter kohlenstoffreicher Gase (z.B. Methan) gefüllt ist. Dann wird Mikrowellenstrahlung im Reaktor freigesetzt. Dadurch erwärmt sich die Gasphase bis zur Plasmaform auf ca. 800-1200 °C. An diesem Punkt trennen sich die Kohlenstoffatome vollständig voneinander und diffundieren dann allmählich in Richtung der kühleren Diamantscheibe. Sie setzen sich darauf ab und der Diamant kristallisiert langsam aus.
Der entstehende Diamant muss von den schwarzen Nicht-Diamant-Graphitschichten befreit werden, die sich darauf bilden, während er wächst. Nach dem Polieren kehrt der Kristall zum weiteren Wachstum in die Kammer zurück. Dies wird während des Kristallisationsprozesses mehrmals wiederholt. Das Ergebnis ist ein flacher, kubische und tafelförmiger Kristall.
Mit dieser Methode können mehrere Diamanten gleichzeitig synthetisiert werden, dies hängt jedoch von der Größe der Kammer und der Anzahl der Keimplatten ab. Das Kristallwachstum dauert jedoch aufgrund des Reinigungsprozesses etwas länger, 3 bis 4 Wochen. Die Größe der Kammer und die Belichtungszeit beeinflussen auch die Größe des endgültigen Diamanten. Die resultierenden Kristalle können eine braune Färbung aufweisen, die durch Glühen entfernt werden kann. Das CVD-Verfahren verwendet im Allgemeinen niedrigere Temperaturen und einen niedrigeren Druck als das HPHT-Verfahren.
HPHT: Das Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren
Diese Methode der Diamantherstellung ist älter und entspricht eher den Bedingungen, unter denen Diamanten sich auf natürliche Weise bilden. Bei diesem Produktionsprinzip kommen drei verschiedene Pressbauarten zum Einsatz: die Bandpresse, die Kubikpresse und die Split-Sphere (BARS)-Presse. Diese Presskonstruktionen sind normalerweise Teil einer hydraulischen Hochdruckpressmaschine.
Ausgangspunkt ist wiederum ein kleines Stück Diamant, das zusammen mit einem Metallkatalysator und einem Stück Kohlenstoff in Form von Graphit in eine spezielle Kammer eingesetzt wird. Als Katalysatoren werden hochschmelzende Übergangsmetalle wie Mangan, Kobalt, Nickel oder Eisen verwendet. Anschließend wird die Wachstumskammer auf Temperaturen bis 1500 °C und einen Druck von 50-60 kbar aufgeheizt (diese Werte können je nach Gerätetyp geringfügig abweichen). Das Metall schmilzt und löst den Kohlenstoff auf, der dann zum kühleren Diamantkeimkristall wandert, und dann findet ein Wachstum statt.
Bei der BARS-Presse wird der Druck auf zwei Teile oder Ambosse ausgeübt, die zusammen eine geteilte Kugel bilden. Das erste, äußere Set besteht aus Stahl und besteht aus 8 Teilen. Zu einer Kugel geformt, entsteht in der Mitte ein Hohlraum in Form eines Oktaeders. Darin befindet sich ein zweiter, innerer Satz von 6 Ambossen aus Graphit. Diese bilden den zentralen, kubischen Hohlraum, in dem die Diamantkristalle wachsen. Dieser Hohlraum ist jedoch kleiner als der der Bandpresse, sodass bei diesem Verfahren normalerweise kleinere Kristalle hergestellt werden.
Ein 1-karätiger Diamant, der mit der Bandpresse geformt wurde, braucht mindestens fünf Tage, um zu wachsen. Allerdings kann die Kristallisation durch das HPHT-Verfahren auch mehrere Wochen dauern. Dies hängt alles von der gewünschten Diamantgröße und der Größe der Kammer ab. Früher war es ein großes Problem, einen wirklich farblosen Diamanten herzustellen, da nur eine geringe Menge von Stickstoff im Reaktor zu einer gelblichen Farbe führte. Dies wurde jedoch behoben und nun werden mit dieser Methode wunderschöne farblose Kristalle hergestellt.
Bestimmung der Herkunft der Kristalle: die verräterischen Zeichen
Aufgrund der unterschiedlichen Wachstumsarten von Natur-, CVD- und HPHT-Diamanten ist es möglich, die Methode zu bestimmen, durch die ein Kristall gebildet wurde. Dazu werden die Wachstumslinien und die oft unterschiedlich ausgeprägte Fluoreszenz untersucht. Im Labor gezüchtete Diamanten können auch phosphoreszieren (leuchten sogar, nachdem eine Lampe, die auf sie geleuchtet hat, ausgeschaltet wird), was natürliche Diamanten nicht tun.
Mögliche Einschlüsse, die durch das Fließen des geschmolzenen Graphits und der Metalle verursacht wurden, werden ebenfalls untersucht. Metalle, die nicht als Katalysatoren in die Reaktion eintreten, könnten tatsächlich in den Kristall eindringen und darin verbleiben. Sie erscheinen dann als schwarze Flecken und aus einem anderen Blickwinkel haben sie einen metallischen Glanz. Bei CVD-Diamanten bestehen mögliche Einschlüsse eher aus Graphit, das ebenfalls schwarz ist, aber keinen metallischen Glanz zeigt.
Auch die Farbverteilung innerhalb eines Kristalls kann ein wichtiger Bestimmungsfaktor sein. In HPHT-Kristallen ist es möglich, wenn es sich nicht um einen klaren Diamanten handelt, eine geometrische Farbzonenbildung zu sehen, die durch die Konzentration von Elementen verursacht wird, wenn der Kristall wächst. Bei CVD-Diamanten ist die Farbverteilung tendenziell gleichmäßig. Auch Diamanten natürlichen Ursprungs können Farbzonen aufweisen. Im Gegensatz zu HPHT-Kristallen sind sie jedoch nicht geometrisch angeordnet, sondern zufällig.
Ein Indikator für die Herkunft eines Diamanten kann auch das Vorhandensein (und insbesondere die Kombination) von Elementen sein, die sich im Kristall befinden und den Diamanten normalerweise auf irgendeine Weise färben. Dies liegt daran, dass einige Elemente auf natürliche Weise nicht so zusammen vorkommen.
Ein weiteres wichtiges Anzeichen ist die Verformung des Kristallgitters. Dieses wird mit Polarisationsfiltern untersucht. Bei natürlichen Diamanten wird das Gitter häufig mosaikartig verformt, weil der Diamant einen langen und harten Weg an die Erdoberfläche zurücklegen muss, bei dem er von verschiedenen Seiten unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist. Bei HPHT-Diamanten sehen wir keine große Verformung, da der Druck während der Kristallbildung von allen Seiten gleichmäßig ausgeübt wird. Bei CVD-Diamanten sehen wir Verformungsmuster eher in Form von Schlieren.
Allerdings müssen nicht alle Diamanten in allen Kategorien Unterschiede aufweisen. Daher ist es wichtig, möglichst viele Eigenschaften des Diamanten zu analysieren, um die Herkunft genau zu bestimmen. Die Form des ursprünglichen Kristalls ist das grundlegende Erkennungsmerkmal. Natürliche Diamanten haben die Form eines Oktaeders; das Wachstum des Kristalls erfolgt auf acht verschiedenen Kristallflächen, also in acht Richtungen. Das CVD-Verfahren verwendet ein dünnes Diamantquadrat als Keim, sodass der Kristall nur auf einer Seite wächst, was zu einem flachen tafelförmigen Kristall führt. HPHT-Diamanten haben neben oktaedrischen auch kubische Wachstumsflächen.
Das unabhängige amerikanische GIA-Labor verfügt über eine riesige Datenbank mit verschiedenen Diamantkristallen und ihren gemmologischen Eigenschaften, was für sie eine großartige Ressource ist, wenn sie die Herkunft von Diamanten und die Entstehung der Diamanten bestimmen. Das Labor verfügt auch über eine eigene Diamant-CVD-Maschine, die zusätzliche Informationen liefert und den Prozess zur Bestimmung der Herkunft von Diamanten verbessert. Das GIA verfügt über hochtechnologische Geräte, mit denen man selbst sehr kleine Diamanten zuverlässig testen kann.
Ein paar interessante Fakten zum Abschluss
Das IGI-Labor hat ein Zertifikat für einen im Labor gezüchteten Diamanten ausgestellt, der nach dem Schleifen 14,6 ct wog und ist damit einer der größten Diamanten, die mit der CVD-Methode hergestellt wurden. Er wurde als Typ IIa zertifiziert, was ziemlich typisch für diese Art von Diamant ist. Seine Farbe wurde mit F und seine Klarheit mit VS2 bewertet. Er wurde in einen Smaragdschliff mit den Maßen 13,5 × 13,2 × 8,93 mm geschliffen. Er wurde von Ethereal Green Diamond, einem in Mumbai ansässigen Unternehmen, hergestellt. Der Diamant wird die Freiheit Indiens genannt.
Wir haben oben erwähnt, dass Metalle, die dem HPHT-Reaktor als Katalysatoren zugesetzt werden, manchmal in den Diamantkristall eindringen und darin eingeschlossen werden können. Diese werden dann zu klassischen Einschlüssen, die als schwarze Flecken erscheinen. Interessant ist jedoch, dass der Diamant auf Magnete reagiert und von ihnen angezogen werden kann, wenn mehr dieser metallischen Einschlüsse im Kristall vorhanden sind.
Sogar Diamanten haben ihre Chamäleons. Es gibt natürliche Diamanten, die ihre Farbe je nach äußerer Hitze oder Lichteinfall ändern. Meistens von grün nach gelb und seltener umgekehrt. Aber das GIA hatte auch die Gelegenheit, einen nach dem HPHT-Verfahren hergestellten Diamanten zu untersuchen, der als Fancy Vivid Pink klassifiziert wurde. Dieser Diamant verfärbte sich von rosa nach orange, wenn er kurzwelligem UV-Licht ausgesetzt wurde. Aber innerhalb weniger Minuten kehrte seine ursprüngliche Farbe zurück.
Eins ist klar: im Labor gezüchtete Diamanten können viele Überraschungen bereithalten. Wer weiß, welche Neuheiten sie noch für uns bereithalten und welche Möglichkeiten sie uns in Zukunft bieten werden.
