Để xác định giá trị của ngọc trai, ngoài các yếu tố về hình dạng, kích thước, bề mặt, độ bóng thì màu sắc cũng là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng của ngọc trai. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại ngọc trai đã được xử lý màu sắc nhằm tăng giá trị thương mại bao gồm nhuộm, chiếu xạ và tẩy trắng vì vậy người mua cần thật cẩn thận nhất là khi mua những viên ngọc trai có giá trị cao tại những nơi không uy tín và tốt nhất là nên mang đến các trung tâm kiểm định uy tín để có thể kiểm tra chính xác nhất.
Hình 1: Một chuỗi ngọc trai trên thị trường có rất nhiều màu sắc
Tuy nhiên, việc xác định một số phương pháp xử lý màu sắc không đơn giản và tốn nhiều thời gian. Trong nghiên cứu này, chúng tôi thử nghiệm việc sử dụng hệ thống quang phổ huỳnh quang để kiểm tra màu sắc của ngọc trai một cách không phá hủy mẫu bằng cách đo phản ứng tia cực tím gần (UV) với huỳnh quang nhìn thấy được dưới kích thích của tia cực tím.
Khi bị kích thích bởi ánh sáng UV từ bước sóng ngắn đến trung bình (200 đến 300 nm), ngọc trai có màu tự nhiên phát ra dải huỳnh quang từ 320 đến 400 nm tập trung ở bước sóng 340 nm, đặc điểm huỳnh quang này có thể là do các hợp chất hữu cơ như Conchiolin chứa trong các lớp xà cừ của ngọc trai. Nó có thể được xác định trong tất cả các viên ngọc trai chưa bị xử lý, tương ứng với dải hấp thụ tia cực tím khoảng 280 nm. Như vậy, khi áp dụng các phương pháp xử lý màu như nhuộm hay chiếu xạ sẽ có xu hướng làm ảnh hưởng hoặc che khuất chất Conchiolin trong xà cừ, làm giảm đáng kể cường độ huỳnh quang. Bằng cách đánh giá cường độ huỳnh quang của ngọc trai trong vùng UV, có thể phát hiện các phương pháp xử lý màu trên ngọc trai mà không cần phá hủy mẫu.
Một hệ thống quang phổ huỳnh quang được thiết kế để đo tín hiệu huỳnh quang nhằm phát hiện các phương pháp xử lý màu trên ngọc trai. Dùng điốt phát quang tia UV (LED) 275 nm được sử dụng làm nguồn kích thích. Ánh sáng kích thích được dẫn hướng bởi một đầu dò để tạo ra tín hiệu huỳnh quang từ mẫu ngọc trai, và tín hiệu huỳnh quang được chuyển tiếp bởi cùng một đầu dò đến máy dò. Cuối cùng, một quang phổ kế được sử dụng để theo dõi phản ứng trong phạm vi 300 nm đến 700 nm.
Hình 2: Bộ mẫu 06 viên ngọc trai đã qua xử lý (A) và 06 viên có màu tự nhiên (B)
Một bộ gồm 12 mẫu ngọc trai đã được lựa chọn để đánh giá. Trong đó, sáu viên ngọc trai đã qua xử lý màu (nhóm A) và sáu viên ngọc trai có màu tự nhiên (nhóm B), các mẫu bao gồm cả ngọc trai nuôi nước ngọt và nước mặn có màu sắc thường hay gặp trên thị trường.
Sau khi sử dụng quang phổ huỳnh quang để kiêm tra từng mẫu trên, kết quả thí nghiệm được thể hiện dưới biểu đồ sau:
Hình 3: Biểu đồ thể hiện cường độ huỳnh quang của 12 mẫu
ngọc trai trên từng khoảng bước sóng của tia UV.
Trục hoành cho thấy bước sóng huỳnh quang phát ra từ 300 đến 550 nm và trục tung hiển thị số lượng máy dò chuẩn hóa, là cường độ tương đối của tín hiệu được chuẩn hóa với thời gian tích hợp của máy đo quang phổ kế. Dựa trên kết quả của biểu đồ cho thấy, sáu viên ngọc trai có màu tự nhiên có tín hiệu huỳnh quang trong vùng UV mạnh hơn nhiều lần so với sáu viên ngọc trai được xử lý.
Từ nghiên cứu trên cho phép chúng ta có thể đánh giá, sàng lọc hữu ích và nhanh chóng tại các trung tâm kiểm định đá quý để phát hiện các phương pháp xử lý màu sắc trong ngọc trai.
(Bài viết sử dụng tư liệu của Tsung-Han Tsai và Chunhui Zhou – G&G, Spring 2020)