Aplicaciones de la espectroscopía UV-Vis-NIR en Gemología

Almudena Gómez Espada, directora del Laboratorio Gemológico del IGE, nos da las claves de esta metodología
viernes, 12 de abril de 2024 Actualizado a las 16:35

Ya en el siglo XVII, el físico Isaac Newton observa, a través de un prisma, cómo se descompone la luz del sol en todos los colores del arcoíris; es lo que entendemos como espectro electromagnético (EM). A raíz de este descubrimiento se comienzan a desarrollar los primeros espectroscopios que descomponían la luz blanca en el espectro visible (luz espectral), que fueron evolucionando hasta los que conocemos hoy.

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Los métodos espectroscópicos se basan en estudiar la respuesta que ofrece un material cuando lo excitamos con una longitud o un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético, y es que cada material presenta un espectro de absorción propio.

Gracias a esta característica podremos identificar qué elemento o elementos contiene el material estudiado. Por ejemplo, en el ámbito de la Gemología, al estudiar un rubí, cuyo elemento cromóforo (al que debe su color) es el cromo, presentará el siguiente espectro característico. (Imagen 1).

Imagen 1. El rubí presenta una banda doble de absorción en el rojo, que es característica del cromo. Cada mineral presentará un espectro de absorción característico.

El espectrómetro GemmoSphere

GemmoSphere es un dispositivo de espectroscopía UV-Vis-NIR (espectroscopia ultravioleta-visible: “Ultraviolet, visible and near infrarred”) que se comporta como un espectroscopio convencional. Permite la observación de los espectros de absorción de las gemas y se ha convertido en una herramienta indispensable en un laboratorio gemológico, gracias a sus diversas aplicaciones y su utilidad para el estudio y análisis de las gemas.

Funcionamiento

Este dispositivo (Imagen 2) se basa en la espectroscopia de absorción, consistente en excitar la muestra con un rayo de luz láser que comprende un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético UV-Vis-NIR, que corresponde al rango visible, el ultravioleta y el infrarrojo cercano (350 nm a 950 nm). Generará una respuesta en una única longitud de onda. El aparato está conectado a un ordenador que nos mostrará la respuesta en forma de gráfico o espectro en la pantalla.

Imagen 2. Espectroscopía de luz visible. GemmoSphere.

Aplicaciones

GemmoSphere nos permite obtener gran cantidad de datos de una gema. Por ejemplo, nos permitirá conocer información sobre el origen o tipo de yacimiento de algunos ejemplares, y también posibilita determinar la existencia de algunos tratamientos, como las tinciones.

Ejemplos representativos

Esmeraldas colombianas Vs no colombianas

Las esmeraldas colombianas se caracterizan por presentar un alto contenido en Cr y V y poco contenido en Fe. Observando el gráfico de la esmeralda se podrá determinar si contiene estos elementos o no. Si los tiene, muy probablemente, será colombiana (curva negra) pero si presenta mucha cantidad de Fe y una cantidad no representativa de Cr y/o V (curva naranja) reflejará que su origen no es colombiano (Gráfico 1).

Gráfico 1: Esmeralda colombiana y esmeralda no colombiana.

Turmalinas paraiba y no paraiba

Se trata de una variedad de turmalina muy cotizada, con colores azules o verdes intensos debidos a la presencia de cobre y manganeso (Cu y Mn) en su estructura cristalina. En el Gráfico 2 se observa su espectro. Un espectro que no muestre este patrón característico no podrá ser calificado como Paraiba.

Gráfico 2. Turmalina paraiba con Cu y Mn.

Zafiros azules metamórficos o magmáticos

En el último espectro (Gráfico 3) podemos ver los espectros correspondientes a dos zafiros. La línea naranja apunta a un origen magmático, mientras que la negra indica un origen metamórfico.

Gráfico 3. Zafiros de origen metamórfico y magmático

Ventajas

Los métodos espectroscópicos han supuesto un gran avance en el mundo de la gemología ya que permiten obtener información muy valiosa sobre las gemas.

Las ventajas que presenta GemmoSphere, al igual que la espectroscopía Raman, es que es un instrumento muy rápido y fácil de usar y que no daña la muestra en ningún caso. Además, podemos utilizarlo tanto en el estudio de gemas sueltas como en montadas.

El Laboratorio de Análisis y Certificación del Instituto Gemológico Español está equipado con este y otros dispositivos, que han supuesto un gran avance y desarrollo, propiciando que el IGE se encuentre entre uno de laboratorios más prestigiosos de Europa.

Almudena Gómez Espada es directora del Laboratorio de Análisis y Certificación del IGE. www.ige.org

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