Đá ruby

Đá ruby (tiếng Đức: Rubin, tiếng Anh: Ruby), là một loại đá quý thuộc nhóm khoáng chất corundum. Chỉ những viên corundum có màu đỏ mới được gọi là ruby, còn các loại corundum khác được gọi là sapphire. Màu đỏ đặc trưng của ruby là nhờ vào sự có mặt của nguyên tố crôm trong cấu trúc của nó. Từ 'ruby' trong tiếng Anh có nguồn gốc từ ruber trong tiếng La-tinh, nghĩa là 'màu đỏ'. Ruby tự nhiên rất hiếm, trong khi ruby tổng hợp có giá cả phải chăng hơn.

Đặc điểm vật lý

Ruby có độ cứng 9 trên thang Mohs, chỉ đứng sau moissanit và kim cương. Kim cương đạt độ cứng 10, trong khi moissanit có độ cứng nằm giữa kim cương và ruby. Công thức hóa học của ruby là Al₂O₃, với một phần nhỏ ion Cr thay thế ion Al trong cấu trúc tinh thể. Những ion Cr này gắn với 6 ion O ở các đỉnh của hình tám mặt, khiến ruby hấp thụ ánh sáng trong dải màu xanh lục đến tím, tạo nên màu đỏ đặc trưng. Một phôton chỉ mất vài phần mười giây để đi qua tinh thể, tạo ra hiện tượng phát quang với ánh sáng đỏ có bước sóng 0,672 micromet. Màu đỏ này kết hợp với ánh sáng xanh lục và tím từ ánh sáng trắng khiến viên ruby trở nên sáng hơn. Tất cả các viên ruby tự nhiên đều có khuyết tật như màu sắc không đồng đều và các tinh thể dạng kim của rutil. Các nhà nghiên cứu đá quý thường dùng dấu hiệu rutil để phân biệt ruby tự nhiên với ruby tổng hợp hoặc các loại đá có tính chất giống ruby. Thường thì ruby thô cần được nung trước khi gia công. Phần lớn ruby ngày nay đều trải qua xử lý nhiệt để nâng cao chất lượng, tuy nhiên vẫn có những viên ruby không cần xử lý vẫn giữ được giá trị cao. Một số ruby còn được xử lý bề mặt để tạo hiệu ứng sao, khi ánh sáng phản xạ sẽ thấy hình ngôi sao 3 hoặc 6 cánh, tạo hiệu ứng đặc biệt khi ánh sáng chiếu vào.

Phân bố tự nhiên của ruby trên toàn cầu

Tất cả các châu lục, trừ châu Nam Cực, đều có mỏ hồng ngọc. Tuy nhiên, hồng ngọc từ châu Á thường được ưa chuộng hơn cả. Myanmar, Thái Lan và Sri Lanka, nơi các mỏ đang dần cạn kiệt, là những nhà xuất khẩu hồng ngọc chính. Hồng ngọc cũng xuất hiện ở Ấn Độ, Trung Quốc, Pakistan, Afghanistan và Việt Nam. Các mỏ hồng ngọc ở châu Phi (Kenya, Tanzania...) cũng rất quý giá. Ở Bắc Mỹ (North Carolina), Nam Mỹ (Colombia) và Úc, nguồn hồng ngọc khá hạn chế. Tại châu Âu, hồng ngọc đã được tìm thấy ở Phần Lan, Na Uy và Macedonia. Mỗi quốc gia có những đặc điểm riêng của hồng ngọc.

Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của đá quý

Màu sắc là yếu tố quan trọng nhất trong việc đánh giá chất lượng đá quý. Màu sắc bao gồm ba yếu tố chính: sắc thái (hue), độ bão hòa và độ sáng (tone). Sắc thái chỉ đến màu sắc cụ thể của đá quý, bao gồm các màu như đỏ, cam, vàng, xanh lục, xanh dương, chàm, đỏ tía và hồng. Sáu màu đầu tiên nằm trong quang phổ nhìn thấy, hai màu sau là sự pha trộn. Đỏ tía nằm giữa đỏ và xanh, còn hồng là sắc thái nhạt của đỏ. Màu nguyên thủy trong đá quý tự nhiên khá hiếm, do đó khi nói về màu sắc của đá quý, chúng ta thường đề cập đến màu thứ cấp. Đối với hồng ngọc, màu nguyên thủy cần phải là đỏ. Các màu còn lại trong nhóm đá quý corundum được gọi là sapphire. Hồng ngọc cũng có thể có các màu thứ cấp như cam (đỏ vàng), đỏ tía, tím và hồng.

Hồng ngọc lý tưởng là loại có màu sáng với sắc thái từ tối đến trung bình.

Các phương pháp nâng cao giá trị của hồng ngọc

Đá quý thường trải qua các quá trình xử lý để nâng cao giá trị của chúng. Vào cuối những năm 90 của thế kỷ 20, một lượng lớn hồng ngọc đã qua xử lý nhiệt được đưa ra thị trường, dẫn đến sự giảm giá của hồng ngọc.

Cải thiện chất lượng như thay đổi màu sắc, tăng độ trong suốt bằng cách hòa tan rutil, và trám các vết nứt.

Phương pháp xử lý phổ biến nhất là sử dụng nhiệt. Hầu hết các viên hồng ngọc giá trị thấp trên thị trường là hồng ngọc thô được xử lý nhiệt để cải thiện màu sắc, loại bỏ một số màu đỏ tía và xanh. Quá trình xử lý diễn ra ở nhiệt độ khoảng 1800 °C (3300 °F). Một số hồng ngọc trải qua quy trình nung 'low tube heat', khi đá được nung bởi nhiệt của than đá khoảng 1300 °C (2400 °F) trong 20 đến 30 phút, chỉ có các sợi tơ bị phá vỡ và màu sắc được cải thiện.

Một phương pháp ít được chấp nhận hơn nhưng ngày càng được biết đến là thêm thủy tinh chì. Thủy tinh chì được đưa vào các vết nứt của hồng ngọc để tăng độ trong suốt. Quá trình này bao gồm 4 giai đoạn:

1. Đá thô được đánh bóng để loại bỏ các tạp chất bề mặt vì chúng có thể ảnh hưởng đến các bước tiếp theo
2. Các vùng xù xì được làm sạch bằng acid flohydrite
3. Quá trình xử lý nhiệt đầu tiên không thêm bất kỳ chất gì vào, chủ yếu để loại bỏ tạp chất trong các vết nứt. Quá trình này diễn ra ở khoảng 1400 °C (2500 °F), các sợi tơ rutil thường không bị ảnh hưởng ở khoảng 900 °C (1600 °F)
4. Quá trình xử lý nhiệt tiếp theo được thực hiện trong lò điện với việc bổ sung một số hóa chất khác. Bột thủy tinh chứa chì được trộn và hòa tan trong giai đoạn này. Hồng ngọc được nhúng vào dầu, sau đó phủ bột thủy tinh, đặt vào lò nung khoảng 900 °C (1600 °F) trong điều kiện oxy hóa trong một giờ. Bột màu vàng khi nung chuyển thành trong suốt, nhuộm vào toàn bộ vết nứt của hồng ngọc. Sau khi làm nguội, màu được chuyển hoàn toàn thành trong suốt và nâng cao độ trong suốt của hồng ngọc.

Để thêm màu sắc, có thể sử dụng bột thủy tinh kết hợp với các chất nhuộm như đồng hoặc các oxide kim loại khác như natri, canxi, kali, v.v.

Quá trình nung thứ hai có thể được lặp lại từ 3 đến 4 lần, thậm chí áp dụng các phương pháp trộn khác nhau. Hồng ngọc loại này thường không được phủ acid boric hoặc các chất bảo vệ bề mặt khác, vì vậy bề mặt của nó không được bảo vệ như kim cương.

Hồng ngọc tổng hợp

Năm 1837, Gaudin đã chế tạo hồng ngọc tổng hợp từ nhôm nóng chảy ở nhiệt độ cao và chất tạo màu crôm. Đến năm 1847, Edelman đã tạo ra xa-phia trắng từ nhôm trong acid boric. Năm 1877, Frenic và Freil sản xuất tinh thể corundum từ bột đá. Frimy và Auguste Verneuil chế tạo hồng ngọc nhân tạo từ BaF₂ và Al₂O₃ nóng chảy với chất tạo màu crôm. Đến năm 1903, Verneuil thông báo rằng có thể sản xuất hồng ngọc tổng hợp ở quy mô thương mại từ quá trình nóng chảy.

Các phương pháp tạo ra hồng ngọc nhân tạo khác bao gồm quá trình Czochralski, quá trình tan chảy bằng chất xúc tác (flux process), và quá trình thủy nhiệt. Hầu hết hồng ngọc tổng hợp được sản xuất bằng phương pháp nóng chảy, một phương pháp tiết kiệm chi phí. Hồng ngọc tổng hợp vẫn giữ vẻ đẹp và hoàn hảo khi quan sát bằng mắt thường, nhưng khi phóng đại, có thể thấy những vết khía hoặc các túi khí nhỏ bên trong. Hồng ngọc càng ít các đặc điểm này thì càng có giá trị cao. Chất phụ gia được thêm vào hồng ngọc tổng hợp giúp phân biệt với hồng ngọc tự nhiên, nhưng cần các thử nghiệm đá quý học để xác định dạng nguyên thủy của nó.

Hồng ngọc tổng hợp được ứng dụng trong ngành kỹ thuật với vai trò tương tự như hồng ngọc tự nhiên. Các thanh hồng ngọc tổng hợp được dùng để tạo ra tia laser đỏ và maser (thiết bị tích tụ năng lượng để tạo ra tia laser). Công trình đầu tiên được thực hiện bởi Theodore H. Maiman vào năm 1960 tại Hughes Research Laboratories ở Malibu, California, đã vượt qua các nhóm nghiên cứu như Charles H. Townes từ Đại học Columbia, Arthur Schawlow từ Bell Labs, và Gould từ công ty TRG (Technical Research Group). Maiman sử dụng hồng ngọc tổng hợp dạng rắn để tạo ra tia laser màu đỏ với bước sóng 694 nm.

Trên thị trường cũng có các loại đá đỏ như spinel đỏ, garnet đỏ và thủy tinh màu. Vào thế kỷ 17, thời kỳ Roma, kỹ thuật tạo màu đỏ đã được phát triển bằng cách đốt lông cừu màu đỏ ở đáy lò sưởi và đặt bên dưới đá giả. Spinel đỏ được gọi là 'balas ruby' và tourmaline đỏ là 'rubellite', điều này có thể gây nhầm lẫn cho người tiêu dùng. Các thuật ngữ này không được các nhà đá quý học khuyến khích sử dụng theo LMHC (Laboratory Manual Harmonisation Committee).

Kỷ lục

• Bảo tàng Quốc gia về Lịch sử Tự nhiên ở Washington, D.C. đã tiếp nhận một trong những viên hồng ngọc lớn và đẹp nhất trên thế giới. Viên hồng ngọc Burmese nặng 23.1 cara (4.6 g), được gắn vào một chiếc nhẫn bạch kim cùng với kim cương, đã được quyên góp bởi doanh nhân và nhà hảo tâm Peter Buck để tưởng nhớ người vợ quá cố Carmen Lúcia. Viên ngọc này mang một màu đỏ rực rỡ và độ trong suốt đặc biệt. Viên ngọc được khai thác ở vùng Mogok của Miến Điện vào những năm 1930.
• Năm 2007, hãng trang sức Garrard & Co đã công bố một viên hồng ngọc hình trái tim nặng 40.63 cara trên trang web của mình.
• Vào ngày 13/14 tháng 12 năm 2011, bộ sưu tập trang sức của Elizabeth Taylor đã được Christie's bán đấu giá. Đặc biệt là chiếc nhẫn với viên hồng ngọc 8.24 cara phá kỷ lục giá trên mỗi cara đối với hồng ngọc (512.925 đô la Mỹ mỗi cara, tổng cộng 4.2 triệu đô la Mỹ) và sợi dây chuyền được bán với giá trên 3.7 triệu đô la Mỹ.

• Ngọc bích
• Kim cương
• Ngọc lam
• Ngọc
• Ngọc lục bảo
• Xa-phia
• Laser hồng ngọc

Liên kết ngoài

• Phương pháp xử lý nhiệt mang lại màu sắc thực cho đá quý Lưu trữ ngày 30 tháng 9 năm 2007 tại Wayback Machine
• Xu hướng sử dụng đá Ruby của giới đầu tư chứng khoán Lưu trữ ngày 8 tháng 4 năm 2007 tại Wayback Machine
• Hồng ngọc làm giảm tốc độ ánh sáng Lưu trữ ngày 30 tháng 9 năm 2007 tại Wayback Machine