Hình 1: Phạm vi vùng cát khai màu nâu của viên kim cương này là kết quả của sự tương tác giữa các chất lỏng bức xạ trong môi trường tăng trưởng đá. Phóng đại 20 lần. Ảnh chụp bởi Nathan Renfro.
Mặc dù kim cương là vật chất cứng nhất nhưng nó vẫn dễ bị nứt vỡ dọc theo các phương cát khai của chúng. Nhầm lẫn thường gặp là hay mô tả cát khai là “vết nứt” nhưng thật ra cát khai là một trong những đặc điểm độ sạch phổ biến nhất trong kim cương chất lượng quý và nói chung là các chuyên viên giám định ngọc học ít quan tâm đến yếu tố này. Tuy nhiên, mới đây phòng giám định Carlsbad có phân cấp một viên kim cương không màu kiểu Ia, dạng tròn giác cúc có một đặc điểm liên quan đến cát khai đáng chú ý. Cát khai này hiện lên dưới dạng vệt bức xạ màu nâu, tiên đoán rằng chất lỏng bức xạ này đã được hình thành trong môi trường tăng trưởng (hình 1). Khi quan sát viên kim cương nhìn từ mặt bàn xuống đáy dưới kính hiển vi trong ánh sáng thị trường tối, cát khai này cũng cho thấy rõ phát sáng màu lục đến vùng sáng nhìn thấy được (hình 2, trái); dưới đèn sợi quang thì phát quang màu lục này thậm chí còn rực rỡ hơn. Các vệt phóng xạ cũng đã được chú thích trong tài liệu ngọc học (theo J. I. Koivula, “Thế giới hiển vi của kim cương”, Gemworld International, Northbrook, Illinois, 2000).
Phát quang màu lục trên kim cương được tạo ra bởi tâm H3 khuyết hổng mạng tinh thể (503,2 nm), vị trí khuyết hổng này mang 2 nguyên tử nitrogen ở hai bên (N-V-N)0. Khi kiểm tra dưới thiết bị DiamondView sẽ nhìn thấy rõ vệt phát quang màu lục dọc theo cát khai (hình 2, phải). Sử dụng hình ảnh này như bảng chỉ dẫn, nhóm nghiên cứu đã thu thập dữ liệu phát quang bức xạ từ vùng cát khai này. Ngoài tâm khuyết mạng H3, phân tích còn ghi nhận có sự tập trung cao của khe khuyết mạng 3H (503,4 nm). Khe khuyết mạng xuất hiện khi một nguyên tử carbon (C) bị thay thế khỏi vị trí mạng tinh thể gốc, đây là đặc trưng của bức xạ. Do đó sự hiện diện của tâm sai hổng 3H với phát quang màu lục do chổ khuyết mạng H3 phù hợp với bằng chứng quan sát được dưới kính hiển vi ở dạng vệt bức xạ.
Hình 2: Dưới ánh sáng thị trường tối, cát khai trong hình 1 sẽ phát quang màu lục dọc thớ cát khai (trái, nhìn theo mũi tên; phóng đại 20 lần). Trong thiết bị DiamondView (phải) phát quang màu lục từ tâm sai hỏng H3 được nhìn thấy rất rõ. Phóng đại 30 lần. Ảnh chụp bởi Nathan Renfro.
Đây là một trong nhiều dạng cát khai khá đặc biệt mà phòng giám định Carlsbad được quan sát. Cát khai của kim cương, vệt bức xạ và phát quang màu lục, tất cả những điều này hé lộ những thông tin quan trọng về lịch sử hình thành nó và cho biết rằng sự phơi nhiễm bức xạ cũng có thể tự xảy ra trong tự nhiên. (Công Ty TNHH Giám Định Rồng Vàng – SJC lược dịch theo Nathan Renfro và Christopher M. Breeding, trong Lab Notes quyển G&G Fall 2011)