ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเพชรต้องเผชิญกับความท้าทายใหม่เกี่ยวกับ “เพชรสังเคราะห์” (synthetic diamond หรือ lab-grown diamond) โดยเพชรสังเคราะห์มีการผลิตและจำหน่ายออกมาในรูปแบบอัญมณีในเชิงพาณิชย์ และกลายเป็นทางเลือกใหม่นอกเหนือจากเพชรเลียนแบบ (เช่น cubic zirconia และ moissanite) ที่มีอยู่ในอุตสาหกรรมอัญมณีมาอย่างยาวนาน อย่างไรก็ตามการเติบโตของเพชรสังเคราะห์ในอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับนำมาซึ่งปัญหาที่น่ากังวลเช่นกัน คือ เกิดการปลอมปนของเพชรสังเคราะห์ในเพชรธรรมชาติ โดยเฉพาะเพชรที่มีขนาดมีลี (ขนาดเล็กกว่า 0.2 กะรัต) ซึ่งก่อให้เกิดผลเสียต่อความเชื่อมั่นของห่วงโซ่อุปทานทั้งหมดในอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับ 

เพชรสังเคราะห์ คืออะไร?

            เพชรสังเคราะห์เป็นสิ่งที่ถูกทำขึ้นตามวิธีการทางวิทยาศาสตร์ โดยการจำลองกระบวนการเกิดขึ้นของเพชรตามธรรมชาติ ภายในห้องทดลองโดยใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย ผลลัพธ์ที่ได้คือเพชรที่เหมือนกับเพชรที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งไม่สามารถจำแนกได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ ความรู้ ความชำนาญ และประสบการณ์ในการวิเคราะห์ เทคโนโลยีในการผลิตเพชรสังเคราะห์เพื่อใช้เป็นอัญมณีได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วโดยสามารถผลิตได้มากขึ้น ปัจจุบันเทคโนโลยีการสังเคราะห์เพชรรุดหน้าไปมาก ทำให้มีการผลิตเพชรสังเคราะห์ได้จากหลายๆ ที่ทั่วโลก เช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น จีน รัสเซีย อินเดีย และเกาหลี เป็นต้น และเพชรสังเคราะห์กำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมากในกลุ่มผู้บริโภครุ่นใหม่ ซึ่งมีทัศนคติเกี่ยวกับเครื่องประดับเพชรที่เปลี่ยนแปลงไป โดยกระบวนการสังเคราะห์เพชรที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับมีอยู่ 2 วิธี ได้แก่ การตกตะกอนไอเคมี (Chemical Vapor Deposition; CVD) และ การใช้ความดันสูงและอุณหภูมิสูง (High Pressure-High Temperature; HPHT)

เพชรสังเคราะห์ CVD คืออะไร?

            เพชรสังเคราะห์ด้วยวิธีการตกตะกอนไอเคมี (Chemical Vapor Deposition) หรือที่เรียกว่า เพชรสังเคราะห์ CVD เป็นเพชรสังเคราะห์ที่นิยมและแพร่หลายอย่างมาก โดยในปัจจุบันเทคโนโลยีการผลิตเพชรสังเคราะห์ CVD มีความก้าวหน้าอย่างมาก ผู้ผลิตเน้นหาวิธีหรือสูตรการผลิตที่จะทำให้ได้เพชรสังเคราะห์ที่มีความใกล้เคียงกับเพชรธรรมชาติมากที่สุด จึงทำให้การจำแนกเพชรสังเคราะห์ CVD ออกจากเพชรธรรมชาตินั้นทำได้ยาก และจะต้องใช้เครื่องมือขั้นสูงในการจำแนก นอกจากนี้เพชรสังเคราะห์ CVD ยังสามารถนำไปปรับปรุงคุณภาพด้วยการฉายรังสี และการปรับปรุงคุณภาพด้วยความร้อน 

เราสามารถคัดแยกเพชรสังเคราะห์ CVD ออกจากเพชรธรรมชาติได้อย่างไร?

            เนื่องจากเพชรสังเคราะห์มีโครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีเหมือนเพชรธรรมชาติ ส่งผลให้คุณสมบัติของเพชรสังเคราะห์เหมือนกับเพชรธรรมชาติ ได้แก่ ค่าความแข็ง (hardness) ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity) ค่าการนำความร้อน (thermal conductivity) และค่าการนำไฟฟ้า (electrical conductivity) ดังนั้นการใช้เครื่องตรวจเพชรที่ใช้กันตามท้องตลาด ซึ่งใช้หลักการนำความร้อนและการนำไฟฟ้า อาจไม่สามารถตรวจสอบเพชรสังเคราะห์ได้ ด้วยเหตุนี้การจำแนกเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์จึงเป็นเรื่องยาก ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญและประสบการณ์ของผู้ตรวจ ร่วมกับการใช้เครื่องมือขั้นสูงหรือเครื่องมือเฉพาะทางในการตรวจสอบ เพื่อความถูกต้องและแม่นยำในการจำแนกเพชรสังเคราะห์และเพชรธรรมชาติ โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาเทคนิคการตรวจสอบ/คัดแยกระหว่างเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์ CVD ที่มีแหล่งผลิตต่างกัน 3 ประเทศ ได้แก่ สาธารณรัฐประชาชนจีน สาธารณรัฐอินเดีย และสหรัฐอเมริกา โดยการทดสอบด้วยเทคนิดต่างๆ ได้แก่ การศึกษารูปแบบไบรีฟริงเจนซ์เมื่อผ่านแสงโพลาลอยด์ด้วยเทคนิค Cross Polarized Filter (CPF), การพิจารณาร่องรอยการเจริญเติบโตของผลึกและลักษณะการเรืองแสงด้วยเครื่อง DiamondViewTM และการศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM

Polarized Filter  

DiamondViewTM

EXATM

ภาพที่ 1 เครื่องมือวิเคราะห์สำหรับคัดแยกเพชรสังเคราะห์ CVD ออกจากเพชรธรรมชาติ 

ผลการทดลอง

            1. รูปแบบไบรีฟริงเจนซ์เมื่อผ่านแสงโพลาลอยด์ด้วยเทคนิค Cross Polarized Filter (CPF)

               เพชรธรรมชาติจะแสดงลักษณะ interference color แบบ patchy strain โดยปรากฏลักษณะเป็นหย่อมสีเทา สีฟ้า และสีน้ำตาลไร้รูปร่าง ซึ่งเกิดจากจากความเครียดในกระบวนการการเติบโตของผลึกเพชรธรรมชาติภายใต้ความร้อนและความดันสูง สำหรับเพชรสังเคราะห์ CVD จะแสดงลักษณะเส้นสีดำหนาถี่ๆ เรียงตัวเป็นแถว (columnar pattern) หรือแถบสีน้ำตาล สีฟ้า และสีเทา ที่เรียงตัวตัดกัน (cross-hatched bands) หรือเรียกว่า “tatami” ดังแสดงในภาพที่ 2

ภาพที่ 2 รูปแบบไบริฟริงเจนซ์ของตัวอย่าง (ซ้าย) เพชรธรรมชาติ และ (ขวา) เพชรสังเคราะห์ CVD 

            2. ร่องรอยการเจริญเติบโตของผลึกและลักษณะการเรืองแสงด้วยเครื่อง DiamondViewTM

                ลักษณะการเรืองแสง (fluorescence) และการเรืองแสงค้าง (phosphorescence) ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตในช่วงความยาวคลื่นสั้น (230 นาโนเมตร)  เพชรธรรมชาติแสดงการเรืองแสงสีน้ำเงินและไม่มีการเรืองแสงค้าง ในขณะที่เพชรสังเคราะห์ CVD จะแสดงการเรืองแสงสีเขียวอมฟ้า สีแดงร่วมกับหย่อมสีน้ำเงิน และสีแดงอมส้ม และพบการเรืองแสงค้างสีฟ้าอมเขียว นอกจากนี้ เพชรสังเคราะห์ CVD จะปรากฏลักษณะเส้นแสดงการเจริญเติบโตของผลึก (growth striations) เป็นเส้นตรง (straight line) และเส้นโค้ง (curved line) อย่างชัดเจน ดังแสดงในภาพที่ 3

ภาพที่ 3 ภาพถ่ายภายใต้เครื่อง DiamondViewTMของตัวอย่าง (ซ้าย) เพชรธรรมชาติ และ (กลาง,ขวา) เพชรสังเคราะห์ CVD 

            3. การศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM

                จากผลการศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM พบว่าสเปกตรัม photoluminescence (PL) ของเพชรธรรมชาติจะปรากฏพีคที่ตำแหน่ง 415 นาโนเมตร ซึ่งตำแหน่งดังกล่าวจะไม่ปรากฏในเพชรสังเคราะห์ CVD ในขณะที่เพชรสังเคราะห์ CVD จะปรากฏพีคที่ตำแหน่งประมาณ 737 นาโนเมตร ดังแสดงในภาพที่ 4

ภาพที่ 4 สเปกตรัมการเรืองแสง (PL) ของตัวอย่าง (บน) เพชรธรรมชาติ และ (ล่าง) เพชรสังเคราะห์ CVD

               จากผลการทดลองพบว่า การศึกษารูปแบบไบรีฟริงเจนซ์เมื่อผ่านแสงโพลาลอยด์ด้วยเทคนิค Cross Polarized Filter (CPF), การพิจารณาร่องรอยการเจริญเติบโตของผลึกและลักษณะการเรืองแสงด้วยเครื่อง DiamondViewTM และการศึกษาสเปกตรัมการเรืองแสงด้วยเครื่อง EXATM สามารถนำมาใช้ในการตรวจคัดแยกระหว่างเพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์ CVD ได้อย่างแม่นยำและมีความถูกต้องสูง

               ฉะนั้น หากท่านไม่แน่ใจว่าเพชรที่ซื้อนั้นเป็นเพชรธรรมชาติหรือเพชรสังเคราะห์ สามารถนำมาตรวจสอบได้ที่ห้องปฏิบัติการตรวจสอบอัญมณี สถาบันวิจัยและพัฒนาอัญมณีและเครื่องประดับแห่งชาติ (องค์การมหาชน) ณ อาคารไอทีเอฟ ทาวเวอร์ ชั้น 4 ถนนสีลม เพื่อออกใบรับรองคุณภาพเพชรค่ะ