各色钻石的成因

各色钻石的成因

无色钻石

无色钻石可以用能带理论解释其呈色机理。在无任何杂质的纯碳钻石晶体中，每个C原子以共价键与另外4个C原子连接，带隙能Eg=5.4eV，而可见光能量Eg<3.5eV，不具有足够高的能量来激发价带中的电子，因而没有光波被吸收，钻石是无色透明的。

黄色钻石

Ⅰ型钻石多是无——浅黄——黄色系列，对于Ⅰa型钻石可以用色心理论来解释其颜色成因；而Ⅰb型钻石用能带理论可以做出更好的解释。

根据色心理论，Ⅰa型钻石中不同聚合态形式的N可形成不同的结构缺陷，从而形成不同的色心，对可见光产生不同的吸收，钻石的颜色是由多个色心共同作用的结果。如果Ⅰa型钻石中N以原子对形式（又称为ⅠaA型）取代相邻C原子的位置，引起晶格畸变形成N2心，造成了蓝区478nm、452nm、439nm的吸收；若N以3个原子围绕空穴组合在一起（又称为ⅠaAB型），形成N3心，造成了蓝紫区415nm以及423nm、435nm、465nm、475nm的吸收。由于N3、N2心吸收了可见光中的紫光和蓝光，从而使钻石呈现黄色。

根据能带理论，Ⅰb型钻石中，N原子比C原子结构多一个电子，这个多余电子在带隙内形成一个杂质能级，它的存在使带隙能降低2.2eV。所以只要大于2.2eV的任何光量子都能把多余电子激发到导带中，并由此引起紫光——蓝光范围内的光被吸收，其他光透过，钻石呈现黄色。合成钻石多属此类。

蓝色钻石

Ⅱb型钻石含有硼，B原子比C原子少一个电子，因此当B替代C进入钻石晶格时，就形成一个空穴色心。每100万个C原子中有一个或几个B原子时，它难呢过把从红外至500nm（绿光边缘）的光吸收，钻石可产生诱人的蓝色。

最新发现不含B、不导电的灰蓝色钻石，它们的晶体中含有H，因此普遍认为H的存在使导致灰色、灰蓝色钻石呈色的主要原因。

粉色、褐色钻石

此类钻石的颜色与其形成环境及运移过程中发生的塑性变形（导致晶体结构缺陷）有关。在引起晶格缺陷的同时，还可改变钻石中N的聚集速率和形式，使钻石形成不同颜色，且钻石颜色的均匀程度也与塑性形变的均匀性有关。

绿色钻石

绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的。当辐射线的能量高于晶体的阀值时，C原子被打入间隙位置，形成一系列空位-间隙原子对，使钻石的电子结构发生变化，从而产生一系列新的吸收，可使钻石呈绿色。若辐射时间足够长或辐照剂量足够大，可使钻石变成深绿色甚至黑色。辐射造成的晶格损伤有时还可以形成蓝色钻石和黄褐色钻石。

黑色钻石

黑色钻石的颜色可能因为其为多晶体集合体、大量黑色内含物（石墨多）和裂隙造成的。