Katalysatoren und ihre Auswirkungen auf die Farbe von im Labor hergestellten Diamanten

Diamanten faszinieren seit Jahrhunderten mit ihrem unvergleichlichen Glanz und ihrer außergewöhnlichen Härte.

Doch nicht alle Diamanten sind rein weiß bzw. farblos – viele weisen unterschiedliche Farben auf, die von subtilen Gelbtönen bis hin zu intensiven Blau-, Grün- oder sogar Pinknuancen reichen. Eine wichtige Rolle bei der Farbentwicklung von künstlich hergestellten bzw. synthetischen Diamanten spielen Katalysatoren, die während ihrer Entstehung oder in Laborprozessen eine bedeutende Rolle haben. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf Katalysatoren und ihre Auswirkungen auf die Farbe dieser Diamanten.

Was sind Katalysatoren?

Katalysatoren sind Legierungen aus verschiedenen chemischen Elementen, zumeist Metalle. Diese können im Wachstumsprozess des Diamanten chemische Reaktionen ermöglichen bzw. beschleunigen. Bei der Herstellung synthetischer Diamanten im sogenannten HPHT-Prozess (High-Pressure-High-Temperature) haben sie mehrere Funktionen:

Aufgrund ihrer Materialeigenschaften nehmen sie die zugeführte Energiemenge auf, wandeln sie in Temperatur um, schmelzen und ermöglichen so die für das Diamantwachstum notwendigen thermodynamischen Prozesse in der Wachstumszelle des Diamanten.
Je nach Legierungszusammenstellung binden die Elemente des Katalysators unterschiedlichen Elemente wie Stickstoff und Bor in der Schmelze und verhindern damit den Einbau dieser Elemente in die Diamantgitterstruktur des entstehenden Diamanten. Je nachdem welche Elemente gebunden werden, erstrahlen die Diamanten in unterschiedlichen Farben.
Die Zusammensetzung des Katalysators und Konzentration verschiedener Elemente hat zudem einen Einfluss auf den Ablauf des Kristallwachstums des Diamantgitters. So ist es durch geschickte Justierung der Legierungsanteile möglich, das Wachstum des Diamanten zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Eine langsame Wachstumsgeschwindigkeit verringert die Wahrscheinlichkeit von Gitterfehlern und steigert dadurch die Qualität des Diamanten.

Daher beeinflussen Katalysatoren nicht nur die Geschwindigkeit der Reaktion, sondern auch die physikalischen Eigenschaften des Endprodukts – darunter die Farbe und Qualität.

Wie entstehen Diamanten?

Natürliche Diamanten entstehen tief im Inneren der Erde unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen. Diese Bedingungen herrschen oftmals im Bereich der Aufstiegsschächte von Vulkanen. Bei ihrer Entstehung können verschiedene Spurenelemente und Verunreinigungen in das Diamantgitter eingebaut werden, die auch die Farbe des Diamanten beeinflussen. Auch in der Herstellung von synthetischen Diamanten im das High-Pressure-High-Temperature (HPHT)-Verfahren spielen Katalysatoren eine entscheidende Rolle. Synthetische Diamanten, die mittels Chemical Vapor Deposition (CVD)-Methode erzeugt werden, benötigen hingegen keine Katalysatoren.

Wie beeinflussen Katalysatoren die Farbe von Diamanten?

Die Farbe eines Diamanten entsteht durch das Vorhandensein von Verunreinigungen oder Defekten im Kristallgitter. Diese Störungen sorgen dafür, dass bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbiert werden, was dem Diamanten eine spezifische Farbe verleiht. Katalysatoren können diesen Prozess direkt beeinflussen, sowohl bei der natürlichen Entstehung als auch bei der Herstellung synthetischer Diamanten.

Stickstoff als Katalysator für gelbe Diamanten Einer der häufigsten Farbauslöser in natürlichen Diamanten ist Stickstoff. Wenn Stickstoffatome während der Entstehung eines Diamanten in das Kristallgitter eingebaut werden, absorbieren sie das blaue Licht, wodurch der Diamant gelb erscheint. Diese gelben Töne können von blassem Strohgelb bis hin zu intensiven Fancy Yellow-Farben reichen.

In synthetischen HPHT-Diamanten kann Stickstoff ebenfalls wirken, indem er während des Herstellungsprozesses eingebracht wird, um gelbe Farbtöne zu erzeugen. Je nach Konzentration und Anordnung der Stickstoffatome im Kristallgitter variiert die Intensität der gelben Farbe.
Bor als Katalysator für blaue Diamanten Bor ist ein weiteres Element, welches mittels Katalysator gebunden werden kann. Wenn Boratome in das Kristallgitter eines Diamanten eingebaut werden, absorbieren sie rote, orange und gelbe Lichtwellen, was zu einer blauen Färbung führt. Dieser Prozess ist vor allem in natürlichen blauen Diamanten wie dem berühmten „Hope-Diamanten“ zu beobachten.

In synthetischen Diamanten wird Bor mitunter gezielt hinzugefügt, um beeindruckende blaue Steine zu schaffen. Diese Diamanten werden oft in Schmuck verwendet und sind eine beliebte Alternative zu den äußerst seltenen natürlichen blauen Diamanten. Bei Diamanten mit sehr hoher Borkonzentration tendiert die Farbe zu Schwarz.

Natürliche vs. synthetische Diamanten: Unterschiede in der Farbentstehung

Während natürliche Diamanten ihre Farbe zufällig entwickeln, was durch das Einwirken von Spurenelementen und natürlichen Elementen, erfolgt, können synthetische Diamanten durch den justierten Einsatz von Katalysatoren gezielt gefärbt werden. Der Vorteil synthetischer Diamanten liegt darin, dass die Farbe kontrolliert und reproduzierbar erzeugt werden kann, was sie für den Schmuckmarkt besonders attraktiv macht.

Ein weiterer wichtiger Unterschied ist, dass synthetische Diamanten oft farblich intensiver und gleichmäßiger sind, da der Produktionsprozess präzise gesteuert wird. Natürliche Diamanten hingegen haben häufig Unregelmäßigkeiten in der Farbe, was sie einzigartig macht.

Katalysatoren bei Erinnerungsdiamanten: Farbgestaltung und Symbolik

Erinnerungsdiamanten sind eine besondere Art von Diamanten, die aus der Asche oder dem Haar eines verstorbenen geliebten Menschen synthetisch hergestellt werden. Diese Diamanten sind nicht nur ein einzigartiges Erinnerungsstück, sondern auch eine symbolische Möglichkeit, das Andenken an eine verstorbene Person in einem ewigen Edelstein zu bewahren. Bei der Herstellung dieser Diamanten spielen Katalysatoren eine wichtige Rolle, da sie die Farbgestaltung gezielt beeinflussen können und so eine individuelle Anpassung ermöglichen.

Jedoch wird, nicht zuletzt aus Pietätsgründen, diese Farbanpassung nicht von allen Anbietern der Erinnerungsdiamanten durchgeführt. So verändert beispielsweise die Algordanza in der Schweiz nicht den vorhandenen Boranteil der Asche oder Haare durch Katalysatoren und verhindert im gleichen Zuge den Einbau von Stickstoffatomen der Umgebungsluft in den Diamanten. Daher erstrahlen die Erinnerungsdiamanten in der Regel in bläulichen Farbtönen.

Durch Maßnahme, welche das Ausgangsmaterial so wenig wie möglich verändert, ermöglicht die Algordanza, die Individualität einer verstorbenen, geliebten Person auch auf den Erinnerungsdiamanten zu übertragen. Er wird nicht durch Wünsche Dritter verändert. So wird jeder Erinnerungsdiamant der Algordanza zu einem tief persönlichen und bedeutungsvollen Symbol der Liebe, des Gedenkens und der Ewigkeit.

Fazit:

Katalysatoren spielen eine zentrale Rolle bei der Farbentwicklung von Diamanten, sowohl in der Natur als auch in der synthetischen Herstellung. Elemente wie Stickstoff, Bor, Wasserstoff und Metallkatalysatoren beeinflussen das Wachstum, das Kristallgitter und sorgen für die faszinierenden Farbnuancen, die Diamanten so einzigartig machen. Während natürliche Diamanten ihre Farbe zufällig entwickeln, ermöglichen moderne Produktionsverfahren die gezielte Erzeugung farbiger Diamanten durch den Einsatz von Katalysatoren.

Ob natürlicher oder synthetischer Diamant – die Wirkung der Katalysatoren verleiht jedem Stein seine besondere Farbe und erhöht seinen Reiz als edles Schmuckstück. Für Liebhaber farbiger Diamanten bieten synthetische Diamanten im Schmuckbereich eine umweltfreundliche und oft kostengünstigere Alternative zu seltenen natürlichen Exemplaren, ohne dabei auf die atemberaubende Farbvielfalt verzichten zu müssen.