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Espectros de fluorescencia para la detección del tratamiento de perlas de color

Figura 1. Perlas tratadas (izquierda) con una gama de colores similar a las perlas de color natural (derecha). Foto de Sood Oil (Judy) Chia.

El color es uno de los factores de valor más importantes para las perlas. Los tratamientos comunes utilizados para alterar su color para agregar valor comercial incluyen el teñido, la irradiación y el blanqueo. Desafortunadamente, la identificación de algunos tratamientos de color es desafiante y requiere mucho tiempo. En este estudio, probamos un método para la prueba no destructiva de perlas utilizando un sistema de espectroscopia de fluorescencia al medir su respuesta ultravioleta (UV) cercana a la fluorescencia visible bajo excitación UV media.

Cuando se excitan con luz UV profunda a media (200 a 300 nanómetros), las perlas de colores naturales emiten una banda fluorescente de 320 a 400 nanómetros centrada en 340 nanómetros. Esta característica fluorescente puede atribuirse a los compuestos orgánicos contenidos en la capa nacarada (J. Hiramatsu et al., «Evaluación no destructiva de los efectos del calor y la luz solar en la calidad de las perlas akoya», vol. Tecnología Westfield,rollo. 88, Número 8, 2010, páginas 378-383, FWJ Teale, «Fluorescencia UV de proteínas en soluciones neutras», Revista de Bioquímica,rollo. 76, N° 2, 1960, págs. 381-388). Es identificable en todas las perlas no tratadas y corresponde a una banda de absorción UV de alrededor de 280 nm (J. Yan et al., «Origen de las características comunes de absorción UV en perlas cultivadas y conchas», Revista de ciencia de materiales,rollo. 52, Número 14, 2017, págs. 8362-8369).

Los tratamientos de color comunes, como la tinción y la irradiación, tienden a dañar o enmascarar las proteínas de la cubierta en el nácar, lo que reduce significativamente la intensidad de la fluorescencia. Los posibles tratamientos de color en las perlas se pueden detectar rápidamente de forma no destructiva mediante la evaluación de la intensidad de la fluorescencia de las perlas en la región UV.

Se diseñó un prototipo de sistema de espectroscopia de fluorescencia para medir las señales de fluorescencia a fin de detectar posibles manipulaciones del color. Utilice un diodo emisor de luz (LED) ultravioleta de 275 nm como fuente de excitación. La luz de excitación es guiada por una sonda de fibra óptica de doble capa para generar una señal fluorescente a partir de la muestra de la perla, que es enviada al detector por la misma sonda de fibra óptica. Finalmente, use un espectrómetro para dispersar la fluorescencia emitida y monitorear la respuesta en el rango de 300 a 700 nm.

Se seleccionó un conjunto de 12 muestras de perlas para su evaluación. La figura 1 muestra seis perlas de colores tratadas (izquierda) y seis perlas de colores naturales (derecha). Las muestras incluyen perlas cultivadas de agua dulce y marinas de varios colores que se encuentran comúnmente en el mercado.

Figura 2. Espectros de fluorescencia de perlas coloreadas naturales y coloreadas tratadas. El eje horizontal muestra la longitud de onda de la señal y el eje vertical muestra el nivel de la señal en intensidad normalizada. «>
Resultados experimentales del prototipo de medición de fluorescencia.

Figura 2. Espectros de fluorescencia de perlas coloreadas naturales y coloreadas tratadas. El eje horizontal muestra la longitud de onda de la señal y el eje vertical muestra el nivel de la señal en intensidad normalizada.

La Figura 2 muestra los resultados experimentales de este prototipo de medición de fluorescencia. El eje horizontal representa longitudes de onda de fluorescencia de 300 a 550 nm, mientras que el eje vertical representa el recuento normalizado del detector, que es la intensidad relativa de la señal normalizada al espectrómetro por tiempo de integración de milisegundos. Según los resultados, las seis perlas de color natural mostraron una señal fluorescente al menos 2,5 veces más fuerte en la región UV que las seis perlas tratadas. Esta característica puede ser una técnica de detección útil y rápida para que los laboratorios gemológicos detecten el tratamiento de color perla.

Tsung-Han Tsai es científico investigador y Chunhui Zhou es gerente de identificación de perlas en GIA en Nueva York.

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