За класифікацією мінералів-силікатів, топаз відноситься до острівних силікатів; його кристалічна структура складається з ізольованих кремнекіслородних тетраедрів, між якими розташовуються іони алюмінію в октаедричні оточенні. Аніонні оточення алюмінію складається з кисню, фтору і гідроксилу. Між іонами F-і OH-спостерігається ізовалентний ізоморфізм, а їх відносні кількості в різних кристалах можуть сильно мінятися. Ця різниця в щодо змісту іонів є однією з причин утворення різноколірних топазів.
Процес утворення мінералів в геологічному середовищі тривалий за часом. Зростання і розчинення кристалів неодноразово змінювали один одного. Складна багатостадійні історія кожного природного кристала привели до утворення всередині решітки різноманітних за своєю будовою "дефектів", тобто відхилень кристалічної структури від ідеальної. Спробуємо уявити, що під час зростання кристала топазу деякі позиції структури, де повинні знаходитися аніони фтору і гідроксилу, виявилися порожніми. Такі незайняті позиції прийнято називати вакансіями. Якщо на місце подібної вакансії помістити вільний електрон, то вийде найпростіший "дефект" або F-центр. Якщо тепер спробувати за допомогою температури впливати на кристал топазу, то F-центри почнуть поступово перерозподілятися усередині кристала. Як тільки два вільні електронне захоплення двома сусідніми порожніми позиціями структури на місці фтору або гідроксилу, то відбувається утворення нового, більш складного дефекту R-центру.
Природні кристали топазів, в яких утворилося багато подібних R-центрів, завжди будуть мати красивий, чистий, блакитний колір. Однак далеко не всі видобуваються кристали природного топазу мають насичений колір. Колір може бути блідим, або ж зовсім може бути знайдений прозорий безбарвний кристал або його уламок. З незапам'ятних часів відомо і те, що навіть в одній Пегматитова або грейзеновой жилі можуть зустрічатися кристали, що розрізняються по інтенсивності забарвлення. Можливо, цей факт наштовхнув на припущення, що існує спосіб, за допомогою якого вдасться підсилити інтенсивність блакитного кольору у неяскравих натуральних топазів.
Лабораторні дослідження топазів різними спектроскопічними методами дозволили зрозуміти природу їхнього кольору. Технологія була розроблена. Під дією іонізуючої радіації безбарвні топази фарбуються в коричнево-помаранчеві кольори. При подальшому нагріванні янтарно-коричнева забарвлення переходить в блакитну.
Природне або штучне випромінювання (потік елементарних частинок певної енергії), проходячи крізь кристалічну решітку топазу взаємодіє з нею.
Вплив випромінювання на мінерал може виражатися в нагріві кристала, розрив окремих хімічних зв'язків, перерозподілі вільних електронів між іонами решітки та домішками, освіті короткоживучих ізотопів хімічних елементів.
Таким чином, опромінення мінералу виводить його кристалічну структуру з енергетичної рівноваги і, тим самим, сприяють утворенню дефектів усередині структури і активних центрів забарвлення.
В для посилення забарвлення природних топазів зазвичай використовуються два види випромінювання: електронне і нейтронне. Топази, опромінені за допомогою електронної гармати, набувають блакитний колір схожий з кращими за кольором природними знахідками. За комерційної колірної класифікації такі камені називаються "Aqua Blue". При нейтронному опроміненні в реакторі, топази набувають більш глибокий синьо-блакитний колір, іноді з слабким зеленуватим відливом. Цей колір називається "Ice Blue". Схожі за кольором натуральні, опромінені в природі, голубувато-зелене каміння називаються "саксонськими хризоліти".
Завжди після опромінення ще не огранений сировина проходить стадію "охолодження", тобто деякий час (зазвичай від кількох тижнів до кількох місяців) зберігається в спеціальному закритому контейнері. За цей час повністю відбувається розпад усіх утворилися при опроміненні радіоактивних ізотопів, які можуть надати шкідливий вплив на людину. Якщо процес облагороджування кольору топазів проводиться правильно, то отримані в результаті прекрасні дорогоцінні камені абсолютно нешкідливі для здоров'я. Забарвлення у таких топазів стає дуже стійкою, каміння не вицвітають згодом; як це може мати місце при недотриманні всіх делікатних нюансів процесу
І в давнину і сьогодні, деякі люди приписують топазу магічні властивості. Інші ж вважають, що такий камінь-талісман неодмінно повинні мати ті, хто народився під знаком сузір'я Скорпіона або ж у кого Сатурн є планетою-покровителем. Безумовно, що певними магічними властивостями топаз володіє. І ці властивості ще більше посилюються, якщо огранщика і ювеліри починають вкладати у своє ексклюзивне творіння багато майстерності, позитивної енергії та бажання створити справжнє диво.