a) Séparation des gemmes naturelles de leurs equivalents synthétiques ou traités

Trois exemples  de travaux  dans ce domaine très spécialisé  ou nous sommes parmi les leaders mondiaux:

- Nous avons repris le challenge de la séparation de l’améthyste naturelle de l’améthyste synthétique par l’infrarouge, nous venons de proposer un nouveau critère fondé sur la largeur de la bande à 3595  cm-1 , qui varie suivant la nature de l’échantillon.

- La séparation des corindons diffusés au béryllium de leurs équivalents naturels ou seulement chauffés est trèsdifficile par la gemmologie classique. Nous avons proposé en collaboration avec le laboratoire GemtechLab à Genève  quelques critères fondés sur la luminescence qui permettent d’apporter des réponses avec des moyens simples dans les cas favorables.

- En collaboration avec le laboratoire de la SSEF à Bâle, Suisse, nous avons été les premiers à proposer un critère fondé sur la luminescence des centres N-V pour distinguer les diamants naturels incolores de leurs équivalents traités à haute pression et haute température.

b) Caractérisation des gemmes naturelles nouvelles ou de nouveaux gisements

Nous avons par exemple caractérisé les gemmes d’un nouveau gisement d’émeraudes en Colombie , La Pita, représentant un très fort pourcentage des émeraudes  de belle qualité venant de Colombie.

      

c) Condition de formation des gemmes: gitologie

L’équipe s’est intéressée récemment aux conditions de formation de l’opale et à celle des corindons gemmes. Pour l’opale, la température de formation semble avoir un lien avec la structure.

Pour les corindons,  pour clarifier le débat entre origine « basaltique » et « métamorphique », nous avons décrit les premiers saphirs gemmes  d’origine franchement magmatique, dans une monzonite/syénite.

Nanograins désordonnés dans une opale de feu.

Nanograins alignés à une dimension le long de fibres de palygorskite  dans une opale fibreuse rose

a) Etude de la structure des matériaux, et  de ses relations avec le propriétés physiques:

Il peut  y avoir un lien assez direct entre la nature d’une opale et sa microstructure, son spectre Raman ou sa couleur. Les opales CT sont formées de nanograins  arrangés avec jusqu’à quatre degré d’ordre.

Nanograins arrangés à deux dimensions  en forme de plaquette de cristobalite mal cristallisée dans une opale blanche.

Nanograins arrangés à trois degrés d’ordre dans des lépisphères, elles-mêmes  formées de plaquettes. Ici, les lépisphères sont désordonnées. Opale blanche très légère.

Réseau tridimensionnel régulier de lépisphères de silice diffractant (et diffusant)  la lumière visible.

Laminations brunes (graining brun) parallèles aux plans octaèdriques, typiques des diamants bruns de type Ia (contenant de l’azote).

Une étude systématique des causes de la luminescence dans l’opale est en cours. Les résultats sont comparés avec ceux obtenus pour d’autres formes de silice

a) Compréhension des mécanismes fondamentaux d’absorption et de luminescence des gemmes. Luminescence en temps résolu.

L’absorption et la luminescence des gemmes permettent de connaître la nature à l’échelle atomique des défauts qu’elles contiennent. L’équipe étudie de nombreux centres colorés dans les diamants, notamment bruns et noirs, ou riches en hydrogène. Notamment, nous avons été les premiers à proposer un modèle moléculaire pour le défaut responsable de la couleur brune due au graining (la plus courante)  dans les diamants de type Ia.

Absorption proche-infrarouge de l’amber centre vers 4168 cm-1, proportionnelle à l’intensité de la couleur brune. Cette absorption semble due à un agrégat A (paire d’atomes d’azote) défectif.

Effet thermochromique sur un diamant caméléon de 4,85 ct. Le défaut responsable e ce spectaculaire changement, en cours d’étude, est lié à la présence conjointe d’azote, hydrogène et nickel.