GIALLO: LA NASCITA DEL DIAMANTE

I diamanti naturali di qualità gemmifera di colore giallo sono i più comuni tra i diamanti di colore fantasia, mentre quelli arancioni sono tra i più rari, quando presentano una tonalità pura. (A questo proposito è utile notare che la classificazione del colore di un diamante differisce notevolmente dalle regole alla base della classificazione dei colori, poiché normalmente l'arancio in chimica ed ottica è un colore prodotto dalla miscela di rosso e giallo in proporzioni variabili. Questo approccio non si applica alla classificazione del colore nei diamanti, il quale viene trattato negli esemplari di colore puro come se l'arancio fosse un colore primario, mentre negli altri casi si parla di contaminazioni di giallo o marrone nella tinta principale). Entrambe le categorie (giallo e arancio) devono la loro colorazione a piccole modifiche del reticolo cristallino, a livello atomico, associate a impurità di azoto inglobate nella struttura del diamante. Si ritiene che i diamanti incorporino azoto isolato durante la cristallogenesi in sostituzione del carbonio, il che significa che quasi tutti i diamanti naturali presentano nelle fasi iniziali della loro formazione un colore che va dal giallo all'arancione. Tuttavia, solo i rarissimi diamanti di tipo Ib mantengono il colore giallo o arancio originale. Con il passare del tempo, alle alte temperature e pressione presenti nelle profondità della crosta terrestre, gli atomi di azoto nella maggior parte dei diamanti si aggregano, dando origine a pietre incolori o quasi.

L'azoto è il contaminante più comune nei diamanti naturali a causa dei raggi atomici molto simili degli atomi di azoto e di carbonio (raggi di Van der Waals rispettivamente di 155 e 170 picometri), nonché della relativa abbondanza di azoto nell'ambiente di crescita. Se l'azoto è presente durante la crescita del diamante esso verrà inevitabilmente incorporato nel suo reticolo cristallino. L'azoto è il sesto elemento più abbondante nell'universo e costituisce oltre il 75% dell'atmosfera terrestre. Sebbene la quantità di azoto presente nel mantello terrestre sia significativamente inferiore, circa il 98% dei diamanti naturali di qualità gemmifera estratti (sia incolori che di colore fantasia) è di tipo Ia, il che significa che contengono concentrazioni di impurità azotate misurabili tramite FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), dimostrando così che l'azoto è presente nella maggior parte degli ambienti di crescita dei diamanti. Tuttavia, la semplice presenza di azoto nel reticolo cristallino del diamante non è sufficiente a produrre un diamante di colore giallo o arancione con un'intensità del tono tale da classificarlo come fancy. L'azoto deve essere presente in concentrazioni sufficientemente elevate ed essere configurato in modo tale da assorbire selettivamente la luce verso l'estremità blu dello spettro visibile in misura tale da produrre un colore giallo o arancione.

I diamanti gialli e arancioni sono strettamente correlati, in quanto entrambi dipendono da difetti legati all'azoto incorporato nel reticolo cristallino, che causa il loro colore. Infatti, la differenza principale tra i due colori consiste in un leggero spostamento della finestra di trasmissione nello spettro visibile. Sia il colore arancione che quello giallo nei diamanti sono prodotti da una combinazione di tutta la luce visibile trasmessa al di sopra di una certa lunghezza d'onda. Il colore giallo si osserva quando la maggior parte degli assorbimenti legati all'azoto si verifica principalmente nella parte blu dello spettro visibile, a lunghezze d'onda inferiori a ~510 nm, mentre il colore arancione si osserva quando gli assorbimenti si estendono fino a ~600 nm. Anomalie diverse nel reticolo cristallino, dovute all'azoto, assorbono porzioni di energia leggermente diverse dello spettro visibile, il che significa che i principali difetti responsabili del colore giallo sono in qualche modo diversi da quelli responsabili del colore arancione, motivo per cui la classificazione del colore arancione nei diamanti differisce dalla classificazione ottica standard che definisce l'arancione una miscela di giallo e rosso. Basse concentrazioni di azoto possono produrre un colore giallo pallido, mentre concentrazioni più elevate possono aumentare l'assorbimento complessivo e quindi intensificare la tonalità gialla, spostando talvolta la finestra di trasmissione nella regione dell'arancione. 

YELLOW: THE BIRTH OF THE DIAMOND

Natural gem-quality yellow diamonds are the most common amongst fancy-coloured diamonds, whilst orange ones are amongst the rarest when they display a pure hue. (In this regard, it is worth noting that the classification of a diamond's colour differs significantly from the rules underlying colour classification, as orange is normally, in chemistry and optics, a colour produced by mixing red and yellow in varying proportions. This approach does not apply to the colour grading of diamonds, where, in specimens of pure colour, orange is treated as if it were a primary colour, whilst in other cases, the presence of yellow or brown tints is referred to as 'contamination' of the main colour). Both categories (yellow and orange) owe their colour to minor changes in the crystal lattice, at the atomic level, associated with nitrogen impurities incorporated into the diamond's structure.

It is believed that diamonds incorporate isolated nitrogen during crystallisation in place of carbon, which means that almost all natural diamonds exhibit a colour ranging from yellow to orange in the early stages of their formation. However, only the extremely rare Type Ib diamonds retain their original yellow or orange colour. Over time, under the high temperatures and pressures found deep within the Earth's crust, the nitrogen atoms in most diamonds aggregate, resulting in colourless or near-colourless stones.

Nitrogen is the most common impurity in natural diamonds due to the very similar atomic radii of nitrogen and carbon atoms (Van der Waals radii of 155 and 170 picometres respectively), as well as the relative abundance of nitrogen in the growth environment. If nitrogen is present during the growth of a diamond, it will inevitably be incorporated into its crystal lattice. Nitrogen is the sixth most abundant element in the universe and makes up over 75 per cent of the Earth's atmosphere. Although the amount of nitrogen present in the Earth's mantle is significantly lower, around 98 per cent of mined gem-quality natural diamonds (both colourless and fancy-coloured) are Type Ia, meaning they contain concentrations of nitrogen impurities measurable by FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), thus demonstrating that nitrogen is present in most diamond-forming environments. However, the mere presence of nitrogen in the diamond's crystal lattice is not sufficient to produce a yellow or orange diamond with a hue intensity sufficient to classify it as 'fancy'. Nitrogen must be present in sufficiently high concentrations and must be arranged in such a way as to selectively absorb light towards the blue end of the visible spectrum to such an extent as to produce a yellow or orange colour.

Yellow and orange diamonds are closely related, as both colours are caused by nitrogen-related defects incorporated into the crystal lattice. In fact, the main difference between the two colours lies in a slight shift in the transmission window within the visible spectrum. Both orange and yellow colours in diamonds are produced by a combination of all visible light transmitted above a certain wavelength. Yellow colour is observed when most of the nitrogen-related absorption occurs primarily in the blue part of the visible spectrum, at wavelengths below ~510 nm, whilst orange colour is observed when the absorption extends up to ~600 nm. Various anomalies in the crystal lattice, caused by nitrogen, absorb slightly different portions of energy from the visible spectrum; this means that the main defects responsible for the yellow colour are somewhat different from those responsible for the orange colour, which is why the classification of orange in diamonds differs from the standard optical classification, which defines orange as a mixture of yellow and red. Low concentrations of nitrogen can produce a pale yellow colour, whilst higher concentrations can increase overall absorption and thus intensify the yellow hue, sometimes shifting the transmission window into the orange region.