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Characterisation of synthetic star corundum
Juliana Einzmann
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Erdwissenschaften
Betreuer*in
Lutz Nasdala
DOI
10.25365/thesis.79955
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16361.14895.705734-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse einer mineralogischen Charakterisierung von synthetischem Sternkorund (gelber Saphir, blauer Saphir und Rubin), hergestellt durch Verneuil-Synthese mit anschließender Ti-Diffusion. Alle untersuchten Cabochons zeigen einen deutlich ausgeprägten sechsstrahligen Stern, der durch Rutilnadeln in der Diffusionszone hervorgerufen wird. Der blaue Saphir weist einen intensiven Diffusionsrand mit hohen Fe-Gehalten (8260 ± 290 ppm) auf, während das Kernmaterial farblos bleibt. Der Rubin enthält erhöhte Cr-Konzentrationen (3780 ± 150 ppm), die seine rote Farbe erklären, wohingegen der gelbe Saphir durch Mg-Fe-Trapped-Hole-Zentren gefärbt ist. In allen Proben wurden ungewöhnlich hohe Si-Gehalte (3730 ± 200 bis 4090 ± 200 ppm) nachgewiesen, deren Ursprung bislang ungeklärt ist. Raman-spektroskopische Analysen zeigen im Kristallinneren typische Korund-Spektren, an den Rändern jedoch atypische Banden. Diese zusätzlichen Signale korrelieren räumlich mit den durch Linienscans von Spurenelementen ermittelten Fe- und Ti-Profilen, was auf Gitterstörungen durch Fremdkationensubstitution zurückzuführen ist. Orientierungsmessungen bestätigen, dass die atypischen Banden vorwiegend durch defektbedingte Streuprozesse entstehen, die in E ∥ c weitgehend unterdrückt werden. Zusammenfassend zeigt die Arbeit, dass Diffusionsprozesse, Rutil-Ausscheidungen und Kationsubstitution gemeinsam die optischen und strukturellen Eigenschaften von synthetischem Sternkorund steuern. Die enge Übereinstimmung zwischen chemischen Gradienten und Raman-Signaturen unterstreicht die hohe Sensitivität der Vibrationsspektroskopie für diffusionsbedingte Defektstrukturen in Korund.
Abstract
(Englisch)
This thesis presents the results of a mineralogical characterisation of synthetic star corundum (yellow sapphire, blue sapphire and ruby) produced by Verneuil growth and subsequent Ti diffusion. All examined cabochons display a distinct six-rayed star generated by rutile needles in the diffusion rim. The blue sapphire is characterised by an intense diffusion zone with high Fe contents (8260 ± 290 ppm), while its core remains colourless. The ruby contains elevated Cr concentrations (3780 ± 150 ppm), consistent with its red colour, whereas the yellow sapphire shows colouration related to Mg-Fe trapped-hole centres. In all samples, unusually high Si concentrations (3730 ± 200 to 4090 ± 200 ppm) were detected, the origin of which remains unresolved. Raman spectroscopy reveals typical corundum spectra in the interiors but atypical spectra at the rims. These additional bands correlate spatially with Fe and Ti profiles obtained from trace-element linescans, suggesting that substitutional incorporation of cations of non-formula elements and related lattice distortions are responsible for the modified Raman response. Orientation-dependent measurements confirm that the atypical bands arise predominantly from defect-related scattering suppressed in E ∥ c configuration. In summary, the study demonstrates that diffusion processes, rutile precipitation, and cation substitution collectively govern the optical and structural properties of synthetic star corundum. The strong correlation between chemical gradients and Raman features highlights the sensitivity of vibrational spectroscopy to diffusion-related defect structures in corundum.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Korund Asterismus Sternkorund Saphir Rubin
Autor*innen
Juliana Einzmann
Haupttitel (Englisch)
Characterisation of synthetic star corundum
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
24, II Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Lutz Nasdala
Klassifikation
38 Geowissenschaften > 38.30 Mineralogie
AC Nummer
AC17739826
Utheses ID
78519
Studienkennzahl
UA | 066 | 815 | |