カラーセンターによる発色 （光と色の話 第１２回）

カラーセンターによる発色というのは、まじめに説明すると結構複雑・・・。具体例を挙げると、水晶にみられるアメシストやダイヤモンドに見られるブルーダイヤ等がある。

水晶もダイヤモンドも純粋な結晶には色はついていません。アメシストには鉄が、ダイヤモンドにはホウ素が、結晶中の珪酸イオンや、炭素を置き換えている事が発色の原因となっています。アメシストの鉄は遷移金属なので、前述のd-d遷移による発色じゃないの？という疑問も出そうですが、ブルーダイヤの発色原因であるホウ素は、そもそも遷移金属ではないので、明らかにそれとは異なる原因だという事は理解頂けると思います。
　
では、どうして？という話ですが、ブルーダイヤの場合だと炭素が占めるべき場所にホウ素が居るために、炭素とホウ素という原子の大きさの違いから、結晶格子にひずみが生じます。このひずみが特定の波長の光を吸収するので、色がついて見えると言う訳です。

ひずみは、大きさの異なる元素が置換する他に、一部の原子が欠損した場合や放射線照射によっても起こります。アメシストの場合は、珪酸イオンが鉄イオンに一部置き換わっている＋放射線で歪が起きているそうです。いずれにしても加熱したりすると、色が失われたり、歪の状態が変わって色が変わったりします。この場合の成分分析をしても全く同じなのに、色が変わってしまうという現象も、カラーセンターによる発色だという証拠の一つです。

コメント 4

紫水晶を日光に当てると色があせるというのは愚息から聞いていましたが、そういうことなんですね。発色の仕組み、おもしろいです。
by 素風 (2008-09-25 00:49) 

素風 さん、こんばんは。
息子さんは流石ですね。結構家に飾られてるような紫水晶は太陽光で色あせているのを見た事があります。
紫外線の影響って、こんなところでも感じますね。
by optimist (2008-09-28 22:26) 

我が山梨の県庁所在地・甲府は水晶の生産地ですが、確かに紫水晶は店頭に置かれることはなく、照明も抑えていることが多いですね。
by 北海道大好き人間 (2010-06-15 12:24) 

北海道大好き人間 さん、こんばんは。
紫水晶は、実際に日光に当ててると、みるみる退色しちゃいます。
売り物として価値激減ですから、お店の対応はしっかりしてるでしょうね。
by optimist (2010-06-16 22:20)