Synthetische diamanten

Neu oder alt?

Immer mehr im Gespräch sind heutzutage synthetische Diamanten, die auch im Schmuck eingesetzt werden. Im Folgenden werden alle Fragen rund um das Thema beantwortet.

WAS SIND SYNTHETISCHE DIAMANTEN?

Synthetische Diamanten sind im Labor gezüchtete Steine, deren chemische und physische Eigenschaften fast denen von natürlichen Diamanten entsprechen. Dabei handelt es sich nicht um Diamant-Imitationen wie beispielsweise der weit verbreitete und im Schmuck häufig verwendete Zirkonia oder Synthetischer Moissanit.

Gelbe Orange Farbdiamanten

Synthetische Diamanten Herstellung

EINE REVOLUTION?

Tatsächlich sind synthetische Diamanten nicht neu, denn es gibt sie bereits seit 1956. Insbesondere für die Industrie sind diese unentbehrlich, da natürliche Diamanten weniger als 2% des Bedarfs and industriellen Diamanten decken können. Zum Vergleich: Bereits 2011 wurden über 4 Milliarden Karat an synthetischen Diamanten hergestellt, während im gleichen Jahr nur 127 Millionen Karat natürlicher Diamanten gefördert wurden. Mittlerweile gibt es synthetische Diamanten auch in Schmuckqualität. Diese Entwicklung insgesamt wird von vielen sogar begrüßt, da natürliche Diamanten seltener werden: Alte Vorkommen gehen zur Neige, neue Minen werden wenige erschlossen.

LABOR VS. NATÜRLICH

Wie bei Smaragden oder Saphiren wird sich wahrscheinlich ein Neben-Markt für synthetische Steine bei Diamanten ergeben. Viele Stimmen in der Branche sehen synthetische Diamanten eher als ein Produkt im Bereich Modeschmuck. Als Ersatz für natürliche Diamanten werden sie eher nicht in Erscheinung treten.

Saphirringe Synthetisch

Saphir Ringe

Synthetische Steine

Beispiel Saphir Synthetisch natürlich Diamant

PREISE

Nur ein Beispiel: Der Endverbraucher kann weder einen Zirkonia-Stein noch einen synthetischen Stein von einem natürlichen Diamanten unterscheiden. Der Preis von einem synthetischen Diamanten beträgt ca. 50-70% des natürlichen Diamanten. Ein perfekt geschliffener Zirkonia hingegen kostet 1,- Euro. Entsprechend drängt sich die Frage auf, ob der Endverbraucher eine teure Alternative dem natürlichen Produkt oder einem sehr günstigen Ersatz vorziehen würde. Der Markt wird das entscheiden.

Bild Saphirmarkt Quelle: Preciousgemstones.com, US Geological Survey, expert interviews, Bain & Company. Mit freundlicher Genehmigung von Bain & Company

WIE WERDEN SYNTHETISCHE DIAMANTEN HERGESTELLT?

Man unterscheidet grundsätzlich zwei Herstellungsmethoden: HPHT und CVD

HPHT – steht für „high pressure high temperature“, also hoher Druck und hohe Temperatur. Dabei werden in großen industriellen Pressen unter hohem Druck und hohen Temperaturen künstlich Diamanten hergestellt.

Orange Farbdiamanten
Natürlicher Saphir

Ceylon Saphir

Natürlicher Stein

CVD – steht für „chemical vapor deposition“, übersetzt als „chemische Gasphasenabscheidung“ was auf deutsch ein Beschichtungsverfahren bezeichnet. In einer chemischen Reaktion wird aus einem heißen Gas (Plasma) ein Feststoff abgeschieden, in diesem Fall Diamant. Dabei wird kein hoher Druck verwendet. Stattdessen wird ein kleiner Kerndiamant genutzt, auf dem sich Atomschicht für Atomschicht des Kohlenstoffes binden. Dazu wird das Gasgemisch erhitzt um die gewünschte Reaktion zu erzeugen, damit der Diamant wachsen kann.

In beiden Verfahren dauert die Herstellung in der Regel mehrere Wochen bis Monate bei konstanter Energiezufuhr der Plasmareaktoren.

SIND LABORDIAMANTEN GUT ODER SCHLECHT?

Um diese allgemeine Frage zu beantworten kommt es auf den Blickwinkel an. Wird meine Partnerin enttäuscht sein, wenn sie statt einem einzigartigen, zwischen einer und drei Milliarden Jahren alten Naturprodukt ein im Labor gezüchteten, teuren Ersatz bekommt? Oder freut sie sich, dass der Verlobungsring schön funkelt, sie sich aber gleichzeitig keine Sorgen machen muss, sollte er einmal verloren gehen, da der Diamantring nicht einzigartig ist?

Grüne Rosa Farbdiamanten
Farbdiamanten kaufen

Durch die Herstellung im Labor lassen sich auch Farbdiamanten erzeugen, die ansonsten so selten und daher für die meisten Menschen unerschwinglich waren. Diesen Aspekt sehen viele positiv, auch wenn die Behandlung von natürlichen Diamanten bereits ähnliche Ergebnisse in der Farbverbesserung erzielen kann.

SIND SYNTHETISCHE DIAMANTEN „GRÜN“?

Viele Hersteller von synthetischen Diamanten werben damit, dass ihre Steine zu 100% konfliktfrei produziert werden. Durch den Kimberley Prozess wurde bei natürlichen Diamanten diesbezüglich Transparenz geschaffen und durch Eigenverantwortung gelöst. Zudem gibt es heutzutage keine Konflikte mehr in Afrika, die mit Diamanten finanziert werden. Tatsächlich ermöglicht der Abbau von Diamanten Millionen von Menschen eine Arbeit, Bildung und Krankenversicherung. Die Fördermethoden selbst werden immer besser und schonender (es werden durch verbesserte Techniken größere Diamanten gefunden, die beim Abbau nicht mehr kaputt gehen) und es wird im Einklang mit der Umwelt gearbeitet (mehr dazu hier) wie vielfältige Bildungs- und Naturschutzprogramme zeigen.

All diese Faktoren müssen fairerweise in die Umwelt-Bilanz mit einbezogen werden.

Sind synthetische Diamanten wirklich gut für die Umwelt

Besser für die Umwelt?

Die Herstellung synthetischer Diamanten im Labor ist energieintensiv

SYNTHETISCHE UND NATÜRLICHE DIAMANTEN UNTERSCHEIDEN

Am einfachsten ist die Prüfung der Lasergravur, mit der man den Diamanten dem Zertifikat zuordnen kann. Mit einer einfachen 10-fach-vergrößernden Lupe kann das jeder Diamant-Liebhaber zu Hause. Gemmologische Institute stellen auch Zertifikate für synthetische Stein aus, welche genauso wie natürliche Diamanten mit einer Lasergravur auf der Rundiste gekennzeichnet werden.

Labgrown Labordiamant

Lasergravur des Herstellers

Labordiamant IGI Zertifikat Gravur

Lasergravur IGI

LAB GROWN IGI Zertifikate-1063x418

IGI Zertifikate für synthetische Diamanten

Auch wenn Labordiamanten immer noch selten sind gibt es mittlerweile verschiedene handelsübliche Testgeräte, die binnen Sekunden den Stein analysieren. Darüber hinaus haben gemmologische Institute technisch versierte Möglichkeiten den am besten erforschten Edelstein im Labor zu genau zu bestimmen. Dabei werden sogar Unterschiede auf der atomaren Ebene analysiert.

HINWEIS: Bei herkömmlichen Diamant Prüfgeräten können synthetische Diamanten manchmal als Moissanite identifiziert werden. HPHT-Synthesen können Metalleinschlüsse besitzen, die elektrisch leiten. Genauso können HPHT- sowie CVD-Synthesen geringe Konzentrationen von Bor enthalten (GRIFFITH & DUPUY, 2021), die zur elektrischen Leitfähigkeit führen.

Tatsächlich ist es sehr interessant die Methodik dahinter zu verstehen. Es wartet nämlich die Erkenntnis, dass synthetische Diamanten in Schmuckqualität zwar hergestellt werden können, diese sich aber aufgrund der beiden Verfahren zur Herstellung auf dem atomaren Level immer unterscheiden lassen. Hierzu muss man die vier Typen von Diamanten kennen:

DIAMANT TYPEN

Bereits in den 30er Jahren haben Wissenschaftler beobachtet, dass bestimmte Diamanten ähnliche Eigenschaften aufweisen. Dabei werden diese grob unterteilt in Typ 1 und Typ 2 basierend auf dem Vorhandensein (1) oder der Abwesenheit (2) von Stickstoff (N). Die werden dann jeweils nochmals unterschieden nach der Anordnung der Stickstoffatome sowie nach dem Vorhandensein von Bor.

Gut zu wissen: Diamant Typen stehen in direkter Beziehung zur Farbe eines Diamanten.

Blauer Diamant
Type1a Diamant

Typ 1a

Stickstoff ist vorhanden
(in Paaren oder konzentriert in Aggregaten)
Farben: Farblos, gelblich, bräunlich
Selten: Pink, orange oder grün
Über 98% aller natürlichen Diamanten

Type 1b Diamant

Typ 1b

Stickstoff ist vorhanden
(isoliert und vereinzelt im Atomgitter)
Farben: Sehr starkes gelb („Canary“), braun, orange
Nur ca. 0,1% aller natürlichen Diamanten

Type 2a Diamant

Typ 2a

Enthält keinen Stickstoff
Farben: Farblose, pinke, braune und grüne Diamanten
Weniger als 2% aller natürlichen Diamanten

Type 2b Diamant

Typ 2b

Enthält keinen Stickstoff, aber dafür Bor
Farben: Blaue und graue Diamanten
Nur ca. 0,1% aller natürlichen Diamanten

SPEKTROSKOPIE

Diamant-Typen lassen sich leicht mit Hilfe von Spektroskopie feststellen, da die jeweiligen Konstellationen im Atomgitter bestimmte Absorptionsmuster geben wie beispielsweise die „Cape“ Linie bei 415 nm, die durch Stickstoff-Aggregate entstehen.

Cape Linie
Handspektroskop2

WARUM DIAMANT-TYPEN SO WICHTIG SIND BEI SYNTHETISCHEN DIAMANTEN

Mit den beiden Herstellungsmethoden HPHT und CVD können Diamanten komplett ohne Stickstoff (Typ 2a), mit Bor (Typ 2b) oder mit vereinzelten Stickstoffatomen im Kristallgitter (Typ 1b) produziert werden. Dabei schließt die technische Vorgehensweise (schnelles Wachstum) jeweils die Anordnung von Stickstoffatomen in Paaren oder Aggregaten wie bei Diamanten vom Typ 1a aus. Über 98% aller natürlichen Diamanten sind vom Typ 1a, da beim langsamen Wachstum über Jahrtausende und Jahrmillionen die Stickstoffatome Zeit haben Aggregate zu bilden.

Typ 1 Diamant
Typ 2 Diamant

Die Typen 1 und 2 lassen sich über kurzwellige UV-Strahlung unterscheiden, die Varianten a und b können ebenfalls anhand einer Reihe von Merkmalen unterschieden werden. Das Gleiche gilt für synthetische Diamanten unterschiedlicher Herstellung oder Behandlungen. Die Ausführung im Einzelnen würde aber an dieser Stelle den Rahmen sprengen.
Die übliche Methode zur Bestimmung des Diamant-Typs ist Infrarot-Spektroskopie (FTIR). Dabei lassen sich die Atome und deren Zusammensetzung messen und so auf den Diamant-Typ schließen, den je nach Stickstoff- oder Borgehalt ergeben sich bestimmte Absorptionsmuster.

Bilder: FTIR (Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer)

Diamant geschliffen kaufen

„Die meisten synthetischen Diamanten hergestellt im HPHT-Verfahren sind vom Typ 1b, während das CVD Verfahren hauptsächlich Diamanten vom Typ 2a produziert.“

DIAMANT-WACHSTUM

Die meisten Diamanten entstanden vor Millionen oder sogar Milliarden Jahren. In Tiefen von über 160 km durch hohen Druck und hohe Temperatur. Erst durch Vulkanausbrüche gelangten sie an die Erdoberfläche. Natürliche Diamanten sind als Rohkristall in Oktaeder-Form zu finden. Dies ist eine Konsequenz der im Erdinnern herrschenden Bedingungen. Dabei wächst der Diamant nach 8 Seiten. Die Temperaturen bei der natürlichen Entstehung sind höher als im Labor bzw. einer Fabrik.

Rohdiamant Oktaeder

Rohdiamant (natürlich)

Oktaeder-Form

wachtsumsformen natur cvd hpht

Unter niedrigeren Temperaturen wie bei der künstlichen Herstellung kristallisieren die Steine gemischt – kubisch und als Oktaeder (Bild Mitte).

CVD Diamanten wachsen in eine Richtung – nach oben Schicht für Schicht wie auf dem Bild rechts zu sehen ist.

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