近期珠寶市場中出現(xiàn)了一批外觀與Akoya珍珠高度相似，但具有更強(qiáng)光澤的新型養(yǎng)殖珍珠(圖1)，引發(fā)了業(yè)界的廣泛關(guān)注與鑒定需求。在珍珠估價中，光澤是最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一，這可能使該種珍珠有望成為一種新型高品質(zhì)珍珠。然而，僅根據(jù)外觀區(qū)分新型珍珠與普通珍珠是有困難的，且它們具有強(qiáng)光澤的根本原因需要探究。為明確其鑒定特征及強(qiáng)光澤成因，珠寶學(xué)院李妍教授帶領(lǐng)本科生蘇晴、博士生邵衛(wèi)等對其展開了深入研究。研究團(tuán)隊綜合運(yùn)用X射線熒光光譜(EDXRF)、三維熒光光譜、紫外可見反射光譜及掃描電子顯微鏡(SEM)等分析技術(shù)對新型養(yǎng)殖珍珠與作為對照的普通珍珠進(jìn)行了系統(tǒng)表征(圖2，3)。經(jīng)上述系列檢測，最終確認(rèn)該批珍珠為以空心陶瓷珠材料為核的海水養(yǎng)殖珍珠(以下簡稱空心陶瓷核珍珠)，并推測采用空心陶瓷珠是為了調(diào)節(jié)其密度使之接近傳統(tǒng)貝殼核心密度。針對該項研究的論文“Unravelling the Luminescence Spectrum of Novel Ceramic Nucleus Cultured Pearl and the Cause of Its Strong Luster”目前已在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Scientific Reports》上發(fā)表，該論文的第一作者為本科生蘇晴，通訊作者為李妍教授，合作作者為邵衛(wèi)，湯凡渺。研究所用的部分樣品由日本寶石學(xué)實驗室的Masaki Furuya先生提供。
圖1 (a-b)空心陶瓷核珍珠與切開后橫截面的樣品照片；(c-d)普通Akoya珍珠與切開后橫截面的樣品照片
圖2 論文研究思路
圖3 新型養(yǎng)殖珍珠(a-e)與不同種類的普通珍珠(f-i)樣品照片
紫外可見反射光譜測試表明，空心陶瓷核珍珠的紫外可見反射光譜與Akoya珍珠高度相似，未顯示出有機(jī)色素引起的特征吸收峰，不具備鑒定特征。而EDXRF分析譜圖顯示該種新型養(yǎng)殖珍珠具有典型的海水珍珠元素特征，同時在其珠層區(qū)域檢測到了普通Akoya及其他類型養(yǎng)殖珍珠中均未檢出的Zr元素特征峰(圖4)。后續(xù)對切開的珠核成分的檢測證實，Zr元素源于其空心陶瓷核材料，此特征為無損鑒別提供了重要依據(jù)。同時，三維熒光光譜分析進(jìn)一步揭示，空心陶瓷核珍珠的熒光中心位置與Akoya珍珠一致，但其熒光強(qiáng)度顯著低于Akoya珍珠。上述獨特的光譜特征共同構(gòu)成了識別空心陶瓷核珍珠的關(guān)鍵科學(xué)證據(jù)。綜上所述，鑒別新型養(yǎng)殖珍珠的測試手段主要為EDXRF和三維熒光光譜兩種。
圖4 X射線熒光光譜圖：(a)陶瓷核珍珠；(b)普通珍珠
針對空心陶瓷核珍珠呈現(xiàn)的強(qiáng)光澤現(xiàn)象，研究團(tuán)隊將其與外觀相似但光澤相對較弱的Akoya珍珠進(jìn)行了珍珠層結(jié)構(gòu)的顯微對比分析。SEM觀察表明，Akoya珍珠的珠層厚度雖大于空心陶瓷核珍珠，但其珠層與貝殼珠核之間的結(jié)合界面相對脆弱，易發(fā)生層核分離。相比之下，空心陶瓷珠核具有大顆粒結(jié)構(gòu)和更高的表面粗糙度，顯著增強(qiáng)了珍珠層與珠核之間的機(jī)械嵌合強(qiáng)度，使其在外力作用下不易分離。此外，空心陶瓷核珍珠表面文石晶體呈現(xiàn)清晰、相對平坦的六角形形態(tài)，規(guī)則度高且裂縫較少；其珠層橫截面的文石片層排列亦展現(xiàn)出更高的致密性、均勻性和有序度，優(yōu)于普通的Akoya珍珠樣品。綜上所述，雖然陶瓷空心核珍珠的珠層薄于Akoya珍珠，但是其層核結(jié)合度比普通Akoya珍珠更高，具有更強(qiáng)的光澤。珍珠層的厚度與珍珠的培育時間有關(guān)，這表明使用空心陶瓷作為核心可以在較短的生長周期內(nèi)生產(chǎn)出光澤更強(qiáng)的珍珠。
圖5 空心陶瓷核珍珠和Akoya珍珠的SEM圖像：(a-c)層核交界處；(d-e)珠層表面結(jié)構(gòu)；(g-i)珠層橫斷面結(jié)構(gòu)
該研究明確了陶瓷空心核養(yǎng)殖海水珍珠區(qū)別于傳統(tǒng)Akoya珍珠的關(guān)鍵鑒定特征組合：(1) 對珠層的EDXRF檢測中出現(xiàn)的強(qiáng)Zr元素；(2) 與Akoya珍珠相同的三維熒光光譜中心但較低的熒光強(qiáng)度。這為新型空心陶瓷核珍珠的檢測提供了科學(xué)、可靠且多維度的無損鑒別依據(jù)。同時，研究首次系統(tǒng)闡釋了空心陶瓷核珍珠強(qiáng)光澤的科學(xué)機(jī)理：關(guān)鍵在于空心陶瓷珠核與珠層高度結(jié)合及高有序度珍珠層微觀結(jié)構(gòu)。該發(fā)現(xiàn)證實了空心陶瓷材料作為珠核的可行性與顯著優(yōu)勢：能夠在相對較短的培育周期內(nèi)產(chǎn)出強(qiáng)光澤的海水珍珠。這為提升養(yǎng)殖珍珠品質(zhì)和生產(chǎn)效率提供了創(chuàng)新性的技術(shù)路徑，對珍珠養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)具有重要的潛在應(yīng)用價值和革新意義。
論文鏈接：https://www.doi.org/10.1038/s41598-025-05370-w
附件：陶瓷空心核養(yǎng)殖珍珠論文-scientific reports (T2)
