'Wij zijn een soort anti-dopinglab,' zegt Jef van Royen, onderzoeker bij het Belgische diamant-instituut HRD Antwerpen. Dit laboratorium kan alle synthetische diamanten van natuurlijke onderscheiden, beweert Van Royen. Eerder dit jaar verschenen enkele honderden synthetische diamanten op de markt die verkocht werden als de veel duurdere natuurlijke. Door de analyses werd de partij ontmaskerd. 'Er zullen altijd mensen blijven die de onderzoeken willen ontduiken, maar normaal gesproken zal een handelaar het melden wanneer het om een partij synthetische diamanten gaat. Ik ben er zeer gerust op dat wij het verschil met onze technieken kunnen zien.'
 
Clusters stikstof
Synthetische diamanten zijn chemisch vrijwel identiek aan de natuurlijk gevormde edelstenen. Beide bestaan uit enkel koolstofatomen gerangschikt in een kubisch kristalrooster. Natuurlijk diamant vormt zich ver onder het aardoppervlak onder hoge druk en temperatuur. Mensen proberen - met succes - dit proces na te bootsen volgens de HPHT methode door koolstof te verhitten tot zo'n 1500°C en enige tienduizenden atmosfeer druk. Een andere, modernere methode om synthetisch diamant te verkrijgen dat nog minder onzuiverheden bevat is Chemical Vapor Deposition (CVD) uit een plasma van een koolstofhoudend gas zoals methaan.
Hoewel op het oog  geslepen synthetische diamanten niet te onderscheiden zijn van natuurlijke kunnen analisten met spectroscopie wel een onderscheid maken. Het meest gebruikt is absorptiespectroscopie met UV, zichtbaar of infrarood licht. Een van de meest voorkomende onzuiverheden in diamant, zowel natuurlijk als synthetisch, is stikstof. 'Het atoom lijkt nu eenmaal veel op koolstof,' verklaart Van Royen. 'Maar in natuurlijk diamant komen stikstofatomen in clusters voor, in synthetisch diamant als enkele atomen. Met lichtspectroscopie kunnen we dat verschil heel goed aantonen.' Er is zelfs een goedkope UV spectroscoop ter grootte van een nietmachine in de handel, de D-screen, waarmee handelaren en kopers ter plekke een diamant kunnen inspecteren.
Spectroscopie is tevens geschikt om aan te tonen of er geknoeid is met een natuurlijke diamant. 'Soms worden natuurlijke diamanten bijvoorbeeld ontkleurd. Dan zijn ze meer waard, maar minder dan wanneer ze onbehandeld zouden zijn,' aldus van Royen. Die behandeling bestaat uit verhitten tot meer dan 2000°C onder hoge druk. Daarbij veranderen ook de clusters van stikstofatomen. 'Met spectroscopie kun je uit de restanten van stikstof en andere defecten afleiden of het om een behandelde natuurlijke diamant ging,' legt de onderzoeker uit.
 
Fluorescentie
Een veel gevoeliger methode voor het aantonen van onzuiverheden is laser-induced fluorescentiespectroscopie. Een laserbundel exciteert het materiaal waarna het fluoresceert. De golflengte van de laserbundel kan zo gekozen worden dat het heel nauwkeurig bepaalde verontreinigingen in kaart kan brengen. Bovendien is de lichtintensiteit van een laser groter dan van een gewone lamp waardoor de gevoeligheid van de meting ten opzichte van gewone fluorescentiespectroscopie nog verder toeneemt. 'We kunnen met deze techniek onzuiverheden van minder dan een ppm aantonen in een kleurloos synthetisch diamant gemaakt met CVD.'
Een ander verschil tussen natuurlijke en synthetische diamanten is de groeistructuur. Een natuurlijke diamant groeit relatief onregelmatig door kleine verstoringen tijdens het langdurige groeiproces. 'Vergelijk het met de ringen van een boom,' verklaart Van Royen. Een synthetische diamant groeit daarentegen zeer symmetrisch. 'Het verschil in groeipatronen kunnen we heel goed aantonen met UV-luminescentiespectroscopie aan het oppervlak van het kristal. Al deze technieken bestaan overigens al lang, zegt Van Royen. 'We moeten wel goed bijblijven en onze technieken verfijnen. Want de synthesemethodes worden ook steeds verfijnder.'
 
Dit artikel is gepubliceerd in MeMo nr. 1, januari 2013.