Múltiples manchas de radiación indican un hábitat geológico interesante

Figura 1. Tinción por radiación visible en ambos lados de un cristal de diamante en bruto. En la superficie superior, la mancha verde está más cerca de la parte inferior de la imagen y en la superficie inferior, la mancha verde está más cerca de la parte superior de la imagen. Las flechas indican la dirección de desplazamiento, que es opuesta en lados opuestos del cristal en bruto. Campo de visión 2 mm. Microfotografía de Troy Ardon. «>

Figura 1. Tinción por radiación visible en ambos lados de un cristal de diamante en bruto. En la superficie superior, la mancha verde está más cerca de la parte inferior de la imagen y en la superficie inferior, la mancha verde está más cerca de la parte superior de la imagen. Las flechas indican la dirección de desplazamiento, que es opuesta en lados opuestos del cristal en bruto. Campo de visión 2 mm. Microfotografía de Troy Ardon.

Se observó un cristal de diamante en bruto de 4,05 ct con tinción por radiación en su superficie. La tinción por radiación ocurre cuando un líquido o mineral radiactivo se encuentra junto a un cristal de diamante en la Tierra. La radiación daña la red de diamante, dejando vacantes y átomos de carbono intersticiales. Cuando se forman inicialmente, estas manchas son de color verde o verde pálido. Si se exponen al calor, las manchas se volverán marrones. Este diamante en particular tiene manchas radiantes verdes y marrones en la superficie. Casi todas las manchas vienen en pares, una marrón y otra verde, con la misma forma.Esto se informó anteriormente (CM Breeding et al., «Diamantes verdes de color natural: un hermoso enigma», primavera de 2018 G&G, pp. 2-27), y el mecanismo propuesto es que el cristal de diamante está adyacente a una sustancia radiactiva que produce una mancha verde. Cuando el cristal de diamante se mueve ligeramente, el mineral radiactivo crea una nueva mancha de la misma forma pero ligeramente desplazada. El diamante se calentó antes de que se formara el segundo conjunto de manchas, lo que convirtió el conjunto original de manchas en marrón.

En este cristal en bruto, los pares de manchas están ubicados en lados opuestos y en direcciones opuestas (Figura 1). Esta transición debe haber ocurrido en la dirección de marrón a verde, lo que significa que es probable que el cristal gire en relación con su entorno. Otra explicación es que el material a granel en ambos lados se movió en direcciones opuestas aproximadamente en la misma cantidad.

Figura 2. Una parte de un lado de un diamante en bruto de 4,05 quilates (izquierda; campo de visión de 3 mm) que muestra las posiciones relativas de varias manchas de radiación, que se detallan en el mapa PL de la derecha. A: Imagen capturada de tinción de radiación muy oscura y mapa PL correspondiente de intensidad Raman de diamante. B: Imagen de tinción de radiación marrón separada de su contraparte verde y su correspondiente mapa PL de intensidad Raman de diamante. C: Imagen de tinción de fotorradiación. Su gráfico PL representa las intensidades de TR12 en lugar de las intensidades de Raman en A y B, que son mucho más altas en la radiotinción que en la fracción acromática. Los mapas de PL en A y B se recopilaron con una excitación de 532 nm y se trazaron con el área del pico de Raman de diamante a 573 nm, mientras que en C, el área del pico de TR12 a 470 nm se trazó con una excitación de 455 nm y se normalizó al área del pico de Raman de diamante. Microfotografía de Sally Eaton-Magaña. «>

Figura 2. Una parte de un lado de un diamante en bruto de 4,05 quilates (izquierda; campo de visión de 3 mm) que muestra las posiciones relativas de varias manchas de radiación, que se detallan en el mapa PL de la derecha. A: Imagen capturada de tinción de radiación muy oscura y mapa PL correspondiente de intensidad Raman de diamante. B: Imagen de tinción de radiación marrón separada de su contraparte verde y su correspondiente mapa PL de intensidad Raman de diamante. C: Imagen de tinción de fotorradiación. Su gráfico PL representa las intensidades de TR12 en lugar de las intensidades de Raman en A y B, que son mucho más altas en la radiotinción que en la fracción acromática. Los mapas de PL en A y B se recopilaron con una excitación de 532 nm y se trazaron con el área del pico de Raman de diamante a 573 nm, mientras que en C, el área del pico de TR12 a 470 nm se trazó con una excitación de 455 nm y se normalizó al área del pico de Raman de diamante. Microfotografía de Sally Eaton-Magaña.

Para examinar las diferencias espectrales entre la tinción radiativa verde y marrón, recolectamos mapas de fotoluminiscencia (PL) en modo confocal usando excitación a 532 y 455 nm. Recopilamos datos sobre varias manchas de radiación, pero nos centraremos en tres de ellas (Figura 2). La figura 2A tiene un color oscuro en el centro, casi negro, con verdes oscuros y marrones en la periferia. La Figura 2B muestra una radiotinción verde y marrón, pero hay una parte incolora entre ellos, y la Figura 2C tiene una radiotinción muy leve.

Figura 3. Estos espectros de excitación de 532 nm muestran la diferencia característica entre las manchas de radiación marrón y verde representadas en la Figura 2A y la parte incolora cerca del diamante. En diamantes incoloros, los picos Raman son mucho más grandes y muestran NV^– Pico y débil GR1. Las tinciones marrón y verde muestran intensidades Raman de diamante mucho más bajas, y los anchos de los picos dentro de la tinción verde son mayores (recuadro).Las manchas de radiación verde y marrón también muestran picos Raman relacionados con la radiación a 1640 cm^-1 (583 nm; Eaton-Magaña y Moe, 2016) y un pico GR1 relativamente distinto. Hay otras características desconocidas e inherentes en estos espectros. «>

Figura 3. Estos espectros de excitación de 532 nm muestran la diferencia característica entre las manchas de radiación marrón y verde representadas en la Figura 2A y la parte incolora cerca del diamante. En diamantes incoloros, los picos Raman son mucho más grandes y muestran NV^– Pico y débil GR1. Las tinciones marrón y verde muestran intensidades Raman de diamante mucho más bajas, y los anchos de los picos dentro de la tinción verde son mayores (recuadro).Las manchas de radiación verde y marrón también muestran picos Raman relacionados con la radiación a 1640 cm^-1 (583 nm; Eaton-Magaña y Moe, 2016) y un pico GR1 relativamente distinto. Hay otras características desconocidas e inherentes en estos espectros.

En la imagen de la mancha de radiación de la Figura 2A, los picos Raman del diamante son muy amplios y están distorsionados dentro de la mancha de radiación en comparación con el diamante circundante (Figura 3, recuadro). Los picos de Raman ampliados y distorsionados son indicadores del daño por radiación en estas regiones y son consistentes con observaciones previas sobre otras manchas de radiación muy oscuras (p. ej., S. Eaton-Magaña y KS Moe, «Efectos de la temperatura en las manchas de radiación» en diamantes naturales, Diamante y materiales relacionados,rollo. 64, 2016, págs. 130-142). El FWHM medio del pico Raman (ancho total a la mitad del máximo) dentro de la porción verde teñida por radiación fue de ~1,6 nm, mientras que el ancho medio dentro de la porción marrón teñida por radiación fue de ~1,1 nm. A modo de comparación, el ancho Raman de la parte incolora es de aproximadamente 0,5 nm. Las intensidades Raman detectadas también son mucho más bajas que las de los diamantes incoloros circundantes (Figuras 2A y 3). Características relacionadas con el diamante natural y la radiación, como TR12 (470 nm), H3 (503,2 nm) y NV^– No detectado en esta radiotinción severamente deteriorada (637 nm). Se detectó el pico GR1, pero con mayor intensidad en la tinción de radiación verde (Figura 3).

En la Figura 2B, el mapa PL es coherente con la imagen visual y muestra que el área entre las manchas radiantes verde y marrón está cerca de las características del diamante incoloro circundante. Tanto la Figura 2B como la 2C muestran signos de menos daño por radiación en comparación con la Figura 2A. TR12, H3 y NV^– Características detectadas en tinción de radiación verde y marrón, así como características de diamante natural para H3 y NV^– Muestra mayor intensidad en marrón. GR1 y TR12 en la mancha de radiación verde eran ligeramente más altos que sus contrapartes marrones y más grandes que los diamantes incoloros circundantes (Fig. 2C). Para la tinción por radiación representada en las Figuras 2B y 2C, el ancho Raman del diamante es generalmente comparable al del diamante circundante. El mapa PL también muestra que el límite de alta intensidad de GR1 se extiende lateralmente alrededor de 30 μm más allá de la tinción de radiación coloreada y hacia el diamante incoloro circundante; esto es consistente con estimaciones previas de penetración de radiación alfa (Eaton-Magaña y Moe, 2016).

En la mancha de radiación que se muestra en la Figura 2, la parte marrón teñida por radiación muestra características más cercanas al diamante (el ancho Raman del diamante más bajo para la mancha de radiación se muestra en la Figura 2A y el espectro correspondiente se muestra en la Figura 3, y la intensidad más alta de H3 y NV^– Las manchas de radiación se muestran en las Figuras 2B y 2C; no se muestran los espectros). Estas características sugieren que el tiempo y la temperatura que produjeron la transición de verde a marrón cuando el diamante se movió a una nueva ubicación también trajeron algo de «curación» a los efectos de radiación localizados detectados en las manchas de radiación verde. Esta muestra es científicamente interesante porque permite la comparación directa de firmas de tinción de radiación producidas por la misma fuente puntual.