Q & A

人們自數百年前就嘗試合成鑽石，經過無數次的失敗，在上個世紀人們終於在實驗室合成出鑽石。目前合成寶石級鑽石的方法有兩種，一個是高溫高壓法(HPHT)，另一個則是化學氣相沉澱法(CVD)。

「合成鑽石」 :

是用人工方式在實驗室模擬地殼底下天然鑽石生長的高溫高壓環境長出來的鑽石。

「實驗室生長鑽石」 :

就是用人工合成鑽石方法，包含有HPHT(高溫高壓法) 及 CVD(化學氣相沉澱法)兩種生長長晶方式。在鑽石鑑定類別上，皆稱為「實驗室生長鑽石(Lab. Grown Diamond)」。

合成鑽石 vs 天然鑽石 :

不僅外觀、成分一樣，它們的物理化學特性和天然鑽石別無二致，不同之處在於他們所生長方式，天然鑽石是從地底下開採出來，而實驗室生長鑽石則是由實驗室模擬天然鑽石生長環境條件培育出來，用肉眼或傳統儀器方法，是無法分辨出差別。如果不藉助高解析的儀器進行辨識，它們和天然鑽石的區別或許只是：「淨度更趨於完美」、「價格更親民」。

請參考以下鑽石分類圖 :

日前(July, 2018)，美國聯邦貿易委員會(FTC)的決定，徹底拒絕了戴比爾斯遊說者的論點，而是選擇了科學方面的鑽石定義 : 一種「碳晶體」，無論是地球地底下還是超級地球起源。

FTC的新定義是：鑽石是一種礦物質，主要由在等軸測系統中結晶的「純碳」組成。

 

美國聯邦貿易委員會將其變更如下：

最終從鑽石定義中刪除了“自然”一詞。當委員會在1956年首次使用這一定義時，市場上只有一種鑽石產品從地下開採的天然石材。從那時起，技術進步使得在實驗室中製作鑽石成為可能，這些實驗室生長的鑽石與開採的鑽石具有基本相同的光學、物理和化學性質。因此，它們都是鑽石。

這些實驗室創造的鑽石和採石之間的區別在指南的其他地方有所說明。因為將鑽石定義為“自然”不再正確，所以最終的鑽石在鑽石定義中不包括“自然”。

 

沒有合成金這樣的東西

沒有合成鉑這樣的東西

沒有合成碳這樣的東西

沒有合成鑽石這樣的東西

 

鑑於美國聯邦貿易委員會的新指導，鑽石生產者協會可能會考慮將他們的口號從“真正的鑽石”改為“碳晶體是鑽石，無論原產地”。

 

[結論] : 實驗室生長的鑽石與開採的鑽石具有基本相同的光學、物理和化學性質。因此它們都是鑽石。

[CVD鑽石] :

Chemical Vapor Deposition Diamond 微波輔助化學氣相沉積生長法鑽石，

使用甲烷(CH4)、氫氣(H2)為原料，在真空、高溫(約1000~5000℃離子電漿球)環境下，長時間生長晶成碳晶體，我們稱它為 CVD鑽石。

[HPHT鑽石] :

High Pressure High Temperature Diamond 高溫高壓生長法鑽石，

使用石墨為原料，加入鐵鈷鎳等特定催化劑，在高溫高壓(約5萬大氣壓、1200~2000℃)環境下，長時間長晶成碳晶體，我們稱它為HPHT鑽石。

天然鑽石與實驗室鑽石的差異主要有三點 : 「時間」，「地點」與「成分」。

• 「時間」，指的是鑽石生長的時間，天然鑽石在地底下經過千年萬年的結晶過程，方能長出幾公分大小的晶體，實驗室鑽石則只需要幾十天就能長成。
• 「地點」，天然鑽石必須生長於地表下150至300公里的環境，實驗室鑽石則是在實驗室裡利用適當的條件就能讓鑽石生長。
• 「成分」，鑽石的主要成分為碳，也常含有少量的矽、鋁、鈣、鎂、鐵、氮或硼等元素，實驗室鑽石的主要成分也是碳，其他元素則能依據需求進行添加，像是要實驗室黃鑽就添加氮，實驗室藍鑽則是添加硼。一般而言，實驗室鑽石比天然鑽石乾淨(雜質較少)。

A.用拉曼光譜(Raman)區分「天然」與「實驗室」鑽石

當實驗室鑽石的技術日益成熟而導致競爭激烈價格下降，如何區分天然鑽石與實驗室鑽石就成為珠寶商與消費者必須面對的課題。拉曼光譜屬於非破壞性分析，對於天然鑽石與實驗室鑽石也具有區分能力。

拉曼光譜如何區分天然鑽石與實驗室鑽石呢 ?

一般而言，天然鑽石會有N3的螢光峰(圖一)，合成鑽石則有Si的缺陷峰(CVD,圖二)，Ni的缺陷峰(HPHT,圖三)，此外還有些天然鑽石或是實驗室鑽石特有的螢光峰也都能做為區分兩者的依據。

B. 市面上檢測鑽石的儀器

市面上常用來檢測鑽石的儀器有 : 可見光吸收光譜儀(UV-Visible Spectrometer)、紅外吸收光譜儀(FTIR)與拉曼光譜儀(Raman)等等。以下針對以上三種儀器做約略介紹：

• 紫外-可見光吸收光譜儀 : 是以紫外線-可見光區域連續光譜作為光源照射鑽石，研究鑽石對光吸收的相對強度的方法。通過紫外-可見光吸收光譜法的數據可以分析鑽石含有哪些雜質(離子)，進一步區分天然與實驗室鑽石，此方法對於白鑽的靈敏度不高,往往需要利用液態氮冷卻鑽石才能收集到訊號。

• 紅外吸收光譜儀 : 是依據不同分子的振動具有不同的吸收光譜，由吸收光譜能分析出樣品中含有哪些官能基，在分析鑽石時，紅外吸收光譜儀能分辨鑽石含氮量的多寡(Type I與Type II)，也能由氫的吸收峰位置區分天然鑽石與CVD鑽石。當鑽石太小顆、表面太粗糙或是鑽石顏色太深時往往得不到好的訊號，也就無法判斷鑽石的來源。

• 拉曼光譜儀 : 是觀察樣品的分子振動所產生的非彈性散射光譜，同時也能觀察到雜質缺陷所造成的螢光，拉曼光譜在區分天然鑽石與實驗室鑽石方面具有的優勢為:鑽石無須拋光、鑽石大小不受限制、鑽石無需冷卻等等。

C. 結論

隨著環保意識的抬頭以及價格的考量，實驗室鑽石在鑽石市場的比例將會逐年增加，實驗室鑽石與天然鑽石的市場勢必要作出區隔。前面介紹利用儀器如何來區分天然鑽石與實驗室鑽石，目前技術已相當成熟，可分簡易型、專業型。 參考專業網站，如 www.wec-raman.com

希望能做為珠寶商以及消費者日後在買賣鑽石的判斷依據，並減少消費糾紛。

>推薦WEC儀器，連結WEC Raman Checker video

如果綜合計算鑽石的保值功能，我們認為「實驗室鑽石保值功能大於(>)天然鑽石」 。

「保值」，分為兩種 ; 一種是「有價格」的，另外一種是「無價格也無替代性」的。

我們舉個例子，可以說明實驗室鑽石比較有保值價值 :

有A、B二對年輕情侶即將結婚，在有限的結婚基金中挪出約NT30萬元買鑽石當紀念。

• A對情侶(30萬) :
  全買了1顆1 Carat(克拉)天然鑽石當結婚見證。

• B對情侶(30萬) :
  花9萬買了1顆1 Carat(克拉)實驗室鑽石當結婚見證外
  剩下21萬用作度蜜月(-11萬) & 投資股票基金(-10萬)。

10年後，以保值的觀念A、B二對情侶剩下多少價值 ?

有價格表的保值 :

實驗室生長鑽石與天然鑽石一樣，都是真鑽石，它是能保值的。
但是目前實驗室生長鑽石的產銷機制，不如天然鑽石在人為的刻意規劃與炒作，造成稀有性與壟斷性。 所以實驗室生長鑽石目前不如天然鑽石保有回收價值。但是也因為實驗室生長鑽石的產銷機制尚未成熟，等待其制度建立完整後，實驗室生長鑽石也會建立其市場價值。

無形價格表、無替代性的保值 :

價格親民化，是實驗室生長鑽石的本質。個性化、客制化是實驗室生長鑽石的特點。

因為價格親民 : 所以快樂與幸福的價值很容易達成。也不需要花費巨資才能購買，不像天然鑽石距離很遠。

因為可以客制 : 所以可以創造獨特與個性的價值。不像天然鑽石沒有太大差別。

實驗室生長鑽石可以作到「我的鑽石無價 !」

答案是 : 肯定會影響天然鑽石的市場。

天然鑽石開採成本越來越高，售價越來越高，消費者接受度越來越低。

反觀實驗室生長鑽石，目前的價格約為開採天然鑽石的30~40%。隨著近年技術門檻的突破及開始商業化，市場售價預期可以降到合理價位。

加上知名廠商及大企業的推波助瀾 :

• 歷經五代的傳統鑽石切割及零售商Royal Asscher已經於2013年推出「Rebel Chique Diamonds」品牌，專門銷售實驗室合成鑽石作品。

• 施華洛世奇Sawrovski一直想進入鑽石市場，也已於2016年在美國市場成立「DIAMA」品牌，開啟實驗室鑽石的市場銷售。

• 戴比爾斯DeBeers也打破不進入實驗室鑽石的承諾，於2018宣布成立「LightBox」專營實驗室合成鑽石。

預估到2050年，實驗室成長鑽石預計將增長到56％，相當於5,500萬克拉，以現在的市場價格約367.2億美元。

• 環保、非血鑽石、避免道德衝突 :
  不用成為剝削礦區血汗勞工的劊子手，對環境的影響最小，無汙染。

• 價格優勢、物超所值 :
  無須大費周章挖礦開採的昂貴成本，比天然的更純淨 (Type IIa)，性價比更高。
  實驗室生長鑽石的市場售價為天然鑽石的30~40% 不等。
  同樣預算，可以得到「品質更高4C」，「更大尺寸」的選擇。

• 個性化、客製化 :
  迎合當代人的選擇，可以客製化、個性化。實驗室生長鑽石可以融入設計元素，創造出個性化產品。
  也可以被賦予並擁有個人特質與DNA的元素，如生命鑽石的誕生。

• 高科技化 :
  實驗室生長鑽石可以製造成純度非常高的碳晶體鑽石，我們稱它為「高純度鑽石」。可以應用於 :

  • 新世代的半導體、光電元件，如高端CPU、量子電腦、通訊、感測器、二極體…等。

  • 新世代高端武器，如雷射炮、空優飛行器(F-22/F-35)、外太空飛行器、衛星….等。

  • 高效益散熱系統、 無疤痕手術刀、高精密度鑽石工具、耐磨耗元件、人工關節、耐酸鹼閥、視窗(Window)、水資源及廢水處理….等。

最重要的是，實驗室生長鑽石可以被量產，數量可以被預期，品質可以被控制，可以穩定應用在高科技領域並創造人類更進步的生活。