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FTIR을 이용한 브라질 Itabira 지역 에메랄드의 분광학적 특성 연구
임예원 ( Ye Won Lim ),장윤득 ( Yun Deuk Jang ),김종랑 ( Jong Rang Kim ),김형수 ( Hyeong Soo Kim ),김종근 ( Jong Gun Kim ),김정진 ( Jeong Jin Kim ) 한국광물학회 2008 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.21 No.4
현재 에메랄드의 중요한 산지로 자리 잡아가고 있는 Itabira 지역 에메랄드의 분광학적 특성을 연구하기 위하여 에메랄드를 C-축에 수직, 수평인 방향으로 각각 절단하였으며, H2O 관련 범위의 좀 더 세부적인 피크 관찰을 위하여 KBr로 압축한 pellet시료를 만들어 적외선 분광분석(FTIR) 실험을 수행 하였다. H2O 관련 범위에서 5,271cm-1, 1,638cm-1 피크가 나타나는 것으로 보아 본 시료는 Type-Ⅱ에 해당함을 관찰할 수 있었으며, H2O-Na-H2O 배열 형태를 가지는 Type-Ⅱa에 해당하는 피크가 아주 강하게 나타나고 있다. H2O 관련 범위를 제외한 특정 범위에서는 CO2, Cl 피크 등이 관찰 되었으며, 적외선 분광분석법을 이용하여 타입의 분류뿐만 아니라 상대적인 피크 강도 비교를 통하여 Na2O 함량 또한 예측 가능한 것으로 사료된다. Emerald deposit located on Itabira, Brazil is one of the major one in the world. We applied three different analytical approaches on Itabira emerald samples, (1) perpendicular to the c-axis, (2) parallel to the c-axis, (3) emerald pallet mixed with KBr, using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, to understand and compare spectroscopic characteristics of three Itabira emerald samples. Occurrence of 5,271 cm-1 and 1,638 cm-1 absorption peaks within H2O-related range indicates that the samples belong to Type-II emerald. These emerald samples also display strong absorption peak generated from Type-IIa emerald preserving H2O-Na-H2O sequence. CO2- and Cl-related absorption peaks observed within specific range except for H2O-related range. These observations and results suggest that FTIR analysis can be used for not only classification of emerald types, but also prediction of Na2O content within the emerald through comparison of relative peak intensity.
NMR과 EPR을 이용한 천연, 합성, 그리고 처리된 보석용 다이아몬드의 특성 연구
김종랑 ( Jong Rang Kim ),장윤득 ( Yun Deuk Jang ),김선하 ( Sun Ha Kim ),김종화 ( Jong Hwa Kim ),백윤기 ( Youn Kee Paik ) 한국광물학회 2008 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.21 No.4
천연, 합성, 그리고 처리된 보석용 다이아몬에 대한 NMR과 EPR 실험을 수행하였다. 동일한 실험조건에서 비교적 짧은 100 분의 실험시간 동안에 얻어진 13C NMR 스펙트럼을 통해 천연과 합성다이아몬드, 처리된 다이아몬드와 처리되지 않은 다이아몬드, 그리고 고온고압 처리된 다이아몬드와 전자빔 처리된 다이아몬드가 각각 서로 구별될 수 있는 가능성을 확인 하였다. 보석용 합성 다이아몬드는 촉매제로 흔히 사용되는 전이금속의 상자기성 영향으로 13C NMR의 선폭이 1.6 ppm 이상으로 얻어졌고, 보석용 천연 다이아몬드는 처리방법에 무관하게 그 선폭이 0.5 ppm 이하로 얻어졌다. 고온고압 처리된 보석용 천연 다이아몬드의 선폭(0.5 ppm)은 전자빔 처리된 다이아몬드의 선폭(0.2 ppm)보다 두 배 이상 넓은 것으로 나타났다. 처리된 보석용 천연 다이아몬드의 13C NMR 신호 세기는 처리되지 않은 보석용 천연 다이아몬드의 신호 세기에 비해 10배 이상 높게 얻어졌다. EPR 스펙트럼을 이용해 얻은 각 다이아몬드의 상자기성 결함(전자)의 농도와의 상관성을 검토해 본 결과, 13C NMR 신호의 상대적 세기는 각 시료들에 함유되어 있는 상자기성 전자의 농도에 비례하여 증가하지만 전자빔 처리된 다이아몬드의 경우는 예외임이 밝혀졌다. 이를 통해 전자빔 처리된 다이아몬드의 경우 NMR 신호의 세기를 결정하는 인자로 상자기성 불순물 성분 이외에 격자 성분도 고려해야 됨을 알 수 있었다. Natural, synthetic, and treated diamonds were studied by NMR and EPR. It was demonstrated that natural and synthetic diamonds, treated and non-treated diamonds, high pressure high temperature (HPHT) treated and electron beam treated diamonds could be distinguished among each other based on the 13C NMR spectra acquired for relatively short periods of 100minutes. The 13C NMR linewidths of gem quality synthetic diamonds were broader than 1.6ppm due to the paramagentic effects of transition metals, generally used as catalysts, while the linewidths of gem quality natural diamonds were narrower than 0.5ppm regardless of the methods of treatment. The linewidth (0.5ppm) for a HPHT treated, gem quality natural diamond was as broad as more than twice of the linewidth (0.2ppm) of an electron beam treated diamond. The 13C NMR signal intensities of treated, gem quality natural diamonds were as strong as more than 10 times of the intensities of non-treaed, gem quality natural diamonds. When correlated with the concentrations of the paramagnetic defects (electrons) obtained from the EPR spectra, the relative 13C NMR signal intensities increased in proportion to the concentrations of the paramagnetic electrons contained in each sample but the electron beam treated diamond was an exception. This suggested that the lattice component, in addition to the paramagnetic defect component, should also be considered in determining the 13C NMR signal intensity of the electron beam treated diamond.