Identificación e instrumentos

El aumento es la primera prueba y la más empleada. La lupa estándar es un triplete de 10×: tres lentes cementadas que corrigen las franjas de color (aberración cromática) y la falta de nitidez en los bordes (aberración esférica). Diez aumentos son la magnificación de referencia para clasificar la pureza del diamante. La Federal Trade Commission de Estados Unidos liga la palabra «flawless» a una piedra que no muestra defectos superficiales cuando una persona experta en clasificación de diamantes la examina con un aumento corregido de diez y con iluminación adecuada. Las lupas de mano más potentes tienen campos de visión más estrechos y menos profundidad de foco, así que son más difíciles de usar.

El microscopio gemológico es un estereomicroscopio binocular con una iluminación pensada para las gemas. En la iluminación de campo oscuro, una pantalla bloquea la luz directa para que las inclusiones brillen sobre un fondo negro. El campo claro muestra los rasgos de bajo relieve y las líneas de crecimiento curvas como formas oscuras, y la luz cenital o de fibra óptica revela las marcas de pulido y las picaduras. Sumergir una piedra en un líquido reduce los reflejos de la superficie y facilita ver el zonado de color. GIA señala que lo que da el microscopio depende del operador, que necesita años de formación.

El gemólogo busca rasgos diagnósticos: estrías curvas y burbujas de gas en el corindón sintético de fusión a la llama, huellas dactilares de fundente y plaquetas de platino en las piedras crecidas en fundente, uniones de facetas dobles en la moissanita sintética y efectos flash a lo largo de las fracturas rellenas en los diamantes tratados.

El refractómetro mide el índice de refracción (IR) por el ángulo crítico. Una faceta plana se apoya en un hemicilindro de vidrio denso, unida por una gota de líquido de contacto, y el límite entre la luz y la sombra en la escala interna marca el IR de la piedra, que se lee con luz amarilla. Una piedra birrefringente da dos lecturas al girarla; su diferencia es la birrefringencia, y el modo en que se desplazan indica si la piedra es uniáxica o biáxica. Los cabujones curvos dan en su lugar una lectura puntual borrosa. El líquido de contacto de GIA tiene un IR de 1.81, y por encima de esa cifra no se puede leer nada, así que el circón alto, la circonita cúbica, el diamante y el granate de la parte alta de su intervalo no muestran línea de sombra y se registran como fuera de límite.

El polariscopio coloca una gema entre filtros polarizadores cruzados. Una piedra monorrefringente permanece oscura durante una vuelta completa; una birrefringente se oscurece cada 90°; un agregado microcristalino como la calcedonia permanece claro. La tensión interna puede hacer que una piedra monorrefringente muestre birrefringencia anómala, que se separa de la birrefringencia verdadera girando el analizador. El conoscopio añade figuras de interferencia que distinguen las piedras uniáxicas de las biáxicas.

El dicroscopio muestra los colores pleocroicos uno junto a otro: dos en una piedra uniáxica, tres en una biáxica y ninguno en una monorrefringente.

El espectroscopio de mano despliega en un espectro la luz que ha atravesado una gema, y en él las longitudes de onda absorbidas aparecen como líneas y bandas oscuras. Los modelos de prisma estiran el extremo azul; los de red de difracción reparten el rango visible de manera más uniforme. Varios patrones son diagnósticos: el cromo da al rubí una línea estrecha a 694 nm, el hierro del corindón produce rasgos cerca de 377, 388 y 450 nm en cuanto el contenido de hierro pasa de unos 150 ppma, y el circón muestra una serie de líneas que los gemólogos llaman espectro de tubos de órgano. GIA califica el espectroscopio de mano como uno de los instrumentos portátiles más difíciles de dominar.

El filtro Chelsea deja pasar la luz en dos bandas estrechas y sirve para cribar ciertas piedras verdes, rojas y azules y para detectar tintes en la calcedonia. Los filtros de esta clase ayudan a identificar, pero no se usan para una determinación final.

Las lámparas ultravioleta ensayan la fluorescencia y la fosforescencia, de onda larga a 365 nm y de onda corta a 254 nm. Una respuesta inerte no demuestra que una piedra esté sin tratar, y la luminiscencia es solo semicuantitativa.

La balanza hidrostática mide la densidad por el principio de Arquímedes: el peso en el aire dividido por la pérdida de peso en el agua. Una gota de detergente baja la tensión superficial. El método es lento y poco fiable con piedras muy pequeñas o porosas, pero separa piedras parecidas de densidad distinta.

El diamante conduce el calor mejor que cualquier otro material gema, y en eso se apoyan los comprobadores térmicos de mano. Una punta metálica caliente toca la piedra y el aparato mide con qué rapidez se va el calor. La circonita cúbica, el vidrio, el YAG, el GGG, el titanato de estroncio y el zafiro incoloro conducen mal el calor y no pasan la prueba; el diamante sí.

La moissanita sintética burló la prueba cuando llegó a la joyería a finales de la década de 1990. GIA informó entonces de que sus propiedades térmicas se acercan tanto a las del diamante que las sondas térmicas reaccionan ante ella como si lo fuera. Los comprobadores múltiples posteriores añadieron la conductividad eléctrica, ya que la moissanita es un semiconductor. El diamante de tipo IIb, con boro, natural o cultivado en laboratorio, también conduce la electricidad. La lupa da una comprobación rápida: la moissanita es birrefringente, así que las uniones de sus facetas traseras se ven dobles, y es más ligera que el diamante, con una densidad de 3.22 frente a 3.52.

Ninguna sonda térmica o eléctrica separa el diamante natural del cultivado en laboratorio, porque ambos son el mismo cristal de carbono. Eso exige un cribado espectroscópico, y GIA indica que ninguna herramienta de cribado rápida y barata identifica todos los diamantes cultivados en laboratorio. Aparatos como el iD100 de GIA ensayan piedras sueltas o engastadas, de incoloras a casi incoloras, de 0.9 mm en adelante, en menos de dos segundos, y devuelven «pass» o «refer». Una piedra remitida pasa a un laboratorio.

Los grandes laboratorios añaden instrumentos que sondean la estructura y la química, casi todos no destructivos.

La espectroscopia FTIR (infrarroja por transformada de Fourier) registra la absorción infrarroja. Establece el tipo de diamante al detectar nitrógeno y boro, y revela la impregnación con polímero en el jade y los indicios de algunos tratamientos en el corindón. La espectroscopia UV-Vis-NIR mide la absorción del ultravioleta al infrarrojo cercano para establecer la causa del color; las piedras se enfrían con nitrógeno líquido para afinar sus espectros. La espectroscopia Raman apunta un láser a un punto y lee los pequeños desplazamientos de energía de la luz dispersada, una huella vibracional que identifica una gema o una inclusión bajo la superficie, y funciona mejor en material de transparente a translúcido. La espectroscopia de fotoluminiscencia (PL), también excitada por láser y ejecutada por lo común a la temperatura del nitrógeno líquido, detecta defectos presentes en partes por mil millones y es central para separar los diamantes naturales, los cultivados en laboratorio y los tratados. El DiamondView toma imágenes de luminiscencia bajo luz ultravioleta por debajo de 225 nm para mostrar los patrones de crecimiento.

Para la química, la EDXRF (fluorescencia de rayos X por dispersión de energía) lee los rayos X característicos de cada elemento, pero no detecta nada más ligero que el sodio, así que se le escapa el berilio en el corindón. La LA-ICP-MS (espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente y ablación láser) vaporiza una mota y deja un cráter de unos 50 µm de ancho, por lo común en el cinturón, y mide la mayoría de los elementos traza por debajo de 1 ppm y los elementos pesados hasta partes por mil millones. En las perlas, la radiografía de rayos X y la microtomografía computarizada obtienen imágenes de la estructura interna, aunque por lo general las perlas engastadas han de retirarse antes.

Los elementos traza de una gema reflejan las rocas y los fluidos de los que creció, así que los laboratorios comparan la química, las inclusiones y los espectros de una piedra con muestras de referencia de origen conocido. El método se extendió a principios de la década de 2000, cuando los laboratorios adoptaron la LA-ICP-MS para detectar la difusión de berilio en el corindón y hallaron que esos mismos datos servían para distinguir yacimientos.

En el zafiro azul, GIA usa magnesio, titanio, vanadio, hierro y galio. Criba primero con la banda de absorción de 880 nm, que separa las piedras metamórficas de las ligadas a basaltos, luego sitúa la desconocida frente a piedras de referencia de composición parecida, y solo acepta un origen cuando coinciden las inclusiones, la química y los espectros. Peucat y sus colegas mostraron en 2007 que los zafiros magmáticos llevan mucho galio y poco magnesio, lo que da una relación Ga/Mg superior a 10, mientras que los zafiros metamórficos quedan por debajo.

Las inclusiones añaden una dimensión temporal. El GemTOF de SSEF, una LA-ICP-MS de tiempo de vuelo instalada en julio de 2016, registra casi toda la tabla periódica a la vez y puede datar las inclusiones de circón por el uranio y el plomo. Los espectros Raman de esas inclusiones también ayudan: los circones de los zafiros de Cachemira, geológicamente jóvenes, dan picos estrechos, mientras que los circones más antiguos y más metamícticos de los zafiros de Madagascar dan bandas anchas.

El método tiene límites reales. GIA informa de que las piedras de localidades distintas se solapan a menudo tanto que el origen no puede determinarse, y emite un resultado no concluyente en lugar de aventurarlo.