Étude des défauts dans les diamants bruns et les diamants riches en hydrogène

• Auteur / Autrice : Laurent Massi
• Direction : Emmanuel Fritsch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogène

Diamants

Résumé

Nous nous sommes intéressés aux causes de la couleur brune et à la mise en évidence de systèmes liés à l'hydrogène dans les diamants naturels. Il existe quatre origines principales de la couleur brune dont la plus fréquente est la déformation plastique, que nous avons associée aux " amber centres ". Ces défauts, présents dans les diamants de type I, sont corrélés à l'intensité de la couleur brune. Le plus fréquent, AC1 se situe exclusivement dans le graining et serait un agrégat A défectif. Les causes suivantes de la couleur brune sont, par ordre décroissant de fréquence, la présence d'hydrogène, les " Ib bruns " dont la couleur est probablement liée à une distribution de défauts, et enfin, vraisemblablement indirectement, la présence de CO2. Dans une seconde partie, nous avons analysés des diamants riches en hydrogène, classés par couleur (essentiellement brun, jaune, vert, gris et noir) et par systèmes liés à l'hydrogène actif en infrarouge. Un système rare, " H-complexe ", est trouvé dans certains diamants " ABC ". Les diamants caméléons, une catégorie de diamants issus d'une croissance au moins en partie cuboïde et contenant de l'hydrogène, sont thermo- et photochromiques. Nous avons proposé comme modèle atomique du défaut X-chrome un atome d'hydrogène labile sur une liaison C. . . N. Enfin, après avoir localiser de nouveaux systèmes liés à l'hydrogène dans les secteurs cuboïdes de pierres très zonées, nous avons regroupé les absorptions infrarouges qui corrèlent en systèmes et avons proposé des éléments d'interprétations.

This study concerns the origin of brown coloration and identification of H-related centres in natural diamonds. There are four main causes for brown colour; the most frequent is plastic deformation, which is associated with “amber centres” defects. These defects, present in type I diamonds, are correlated with the brown colour intensity. The most common, AC1, is exclusively present in the graining and may be a defective A aggregate. Others causes of brown colour are, in order of decreasing frequency: the presence of H-related centres, the “brown Ib” category (whose colour is possibly related to a distribution of defects) and lastly, probably indirectly, the presence of CO2. In the second section we analyze various H-rich diamonds and classified them by colour (essentially brown, yellow, green, grey and black) and by infrared active H-related systems. A scarce system, the “H-complex”, is found in so called “ABC” diamonds. Chameleon diamonds, which come from a part cuboid growth and are H containing, are thermo- and photochromic. We propose as a model for the X-chrome centre, a labile hydrogen bound to a C. . . N bond. Lastly, we show that new H-related centres are localised in the cuboid sectors of inhomogeneous diamonds. We regroup correlated infrared absorptions in several systems and provide some possible interpretations.