Помимо указанных синтетических ювелирно-ограночных материалов, ставших уже в той или иной степени традиционными, имеется довольно обширная группа монокристаллических соединений, выращиваемых в промышленных условиях и представляющих некоторый интерес для ювелирного дела. Однако их относительно невысокая твердость (4 - 6 по шкале Мооса) препятствует широкому использованию ограненных из них камней. Благоприятными физическими свойствами (в том числе высокой твердостью) кристаллов обладают алюминат и окись иттрия, а также ряд окислов редкоземельных элементов (Er₂О₃, Ln₂O₃ и др.). Но перспективы их использования в ювелирном деле все еще остаются неопределенными и зависят от того, насколько широкое применение найдут эти кристаллы в технике.Практически любые освоенные в промышленных масштабах синтетические монокристаллы, обладающие твердостью, показателем преломления и дисперсией света большими, чем у кварца, одновременно перспективны и как ограночный материал. Однако при выборе конкретного кристалла основное значение будет придаваться, очевидно, экономическим и коньюнктурным факторам. Для ювелирных камней очень важны традиции. При прочих равных условиях предпочтение всегда будет отдаваться синтетическим аналогам природных драгоценных камней, а не их имитациям. Целый ряд таких кристаллов уже получен в лабораторных условиях. Однако внедрение их в промышленное производство сдерживается либо несовершенством методик выращивания, либо недостаточными размерами и качеством.

Большое разнообразие различных методов выращивания рубина и других окрашенных разновидностей корунда позволяет получать кристаллы, в значительной степени отличающиеся друг от друга, а также от природных камней как по структурно-морфологическим особенностям, так и по некоторым физическим свойствам. В ювелирных изделиях используют преимущественно корунд красного и синего цвета с различными оттенками; в меньшей степени применяют камни других расцветок. В табл. приводится вся гамма окрасок выращиваемых в настоящее время корундов с указанием установившихся названий изготовленных из них ювелирных камней.

Окраска и название синтетических ювелирных корундов:

Замечательными ювелирными камнями являются синтетические звездчатые рубины и сапфиры, обладающие астеризмом. Этот оптический эффект, так же, как и в природных кристаллах, обусловлен закономерно ориентированным расположением в них многочисленных мельчайших кристаллов рутила, образующихся при добавлении в шихту окиси титана. Наиболее крупные производства синтетических рубинов (сотни миллионов каратов в год) сосредоточены в Швейцарии, Франции, Германии, США и Великобритании. В значительно меньших количествах (десятки миллионов каратов в год) рубин выращивается в Японии, Индии и Израиле. СТОИМОСТЬ синтетических окрашенных корундов несопоставимо ниже природных . По данным Американского горнорудного института, в США прозрачный рубин и сапфир продаются по цене менее 1 долл. за 1 булю, а цена на ограненные из них камни колеблется в зависимости от размера, качества и оттенка в пределах 2 - 20 долл. за ограненный камень. Звездчатые рубины и сапфиры стоят значительно дороже, и камень массой 1 - 10 кар оценивается в 12 - 20 долл. за карат. В Японии стоимость рубина в сырье составляет 40 - 50 долл. за 1 кг.

Вверх 

Первые попытки синтеза изумруда, точнее перекристаллизации его в расплаве борного ангидрида, относятся к середине прошлого века. С тех пор работы в этом направлении велись в ряде стран, однако высокая стоимость выращенного изумруда, в отличие от других синтетических кристаллов, привела к тому, что исследования в этой области большей частью являются секретными, а технология того или иного способа синтеза раскрывалась авторами лишь после того, как способ изживал себя и мог быть заменен более прогрессивным. Выбор наиболее рационального метода для выращивания изумруда осложняется тем, что физико-химические особенности этого минерала не позволяют применять для его получения методы, широко распространенные при синтезе других монокристаллов. Но, тем не менее, методы получения кристаллов изумруда были найдены, и главнейшие из них связаны с кристаллизацией из растворов в расплаве (метод флюса) и в гидротермальных условиях.

Вверх 

Бесцветный и дымчатый кварц

Синтетический бесцветный кварц в ювелирном деле находит несравненно меньшее применение, чем окрашенные его разновидности. Специально как ограночный материал кристаллы бесцветного кварца, по-видимому, не выращиваются. Однако при изготовлении из него технических изделий накапливаются значительные количества отходов, пригодных для производства ограненных камней. То же относится и к кварцу с дымчатой (от светлой раухтопазовой до практически непрозрачной морионовой) окраской, которая проявляется в определенных пирамидах роста первично бесцветных кристаллов после их ионизирующего облучения.

Аметист

Пурпурно-фиолетовый аметист является самой ценной разновидностью ограночного кварца. Популярность аметиста не уменьшается с древнейших времен, а истощение природных месторождений постоянно повышает его стоимость. В природе аметисты встречаются значительно реже бесцветного, цитринового и дымчатого кварца.

Цитрин

Цитрин, так же как и аметист, относится к одной из наиболее ценных разновидностей ограночного кварца. Он получил свое название благодаря приятному золотисто-лимонному цвету, который может иметь различные оттенки - дымчатый, слабо-зеленоватый, бурый, медовый и оранжевый. Первичноокрашенный цитрин встречается довольно редко. Особой известностью пользуются цитрины из Бразилии (штаты Минас-Жерайс, Гояс и Риу-Гранди-ду-Сул), Уругвая, России, США (штат Северная Каролина) и Малагасийской республики. Среди синтетических цитринов, аналогично природным, по характеру красящих центров выделяются две разновидности. В одной из них окраска имеет радиационный характер, а в другом - обусловлена присутствием хромофорной примеси железа.

Зеленый, коричневый и бурый кварц

Кварц, окрашенный в зеленый и коричневый цвет, в природе встречается крайне редко, хотя может быть получен в ряде случаев путем термической обработки некоторых аметистов и цитринов. Не имея по существу природных аналогов, кристаллы синтетического зеленого и коричневого кварца не пользуются популярностью на ювелирном рынке. Однако при наличии характерных оттенков они могут служить ИМИТАЦИЯМИ хризолита, демантоида, радиационно окрашенных золотисто-коричневых топазов и данбурита. В зеленом кварце наблюдаются сферические включения посторонней (неструктурной) фазы, близкие по размерам (20 - 40 нм) и морфологии к частицам, содержащимся в бесцветном синтетическом кварце, мутнеющем при высокотемпературном отжиге. В буром кварце подобные включения не отмечаются. Кристаллы зеленого и отчасти коричневого цвета с широкой гаммой различных оттенков вероятно можно получить за счет введения в них не только железа, но и других хромофоров - никеля, ванадия и хрома.

Голубой и синий кварц

В природных условиях голубой полупрозрачный кварц встречается относительно часто. Своим цветом он обязан значительному количеству тончайших иглоподобных включений рутила или трещинок, на которых происходит селективное рассеивание голубой части спектра отраженного света. Подобный кварц не имеет никакого ювелирного значения.Однако около 15 лет назад на ювелирном рынке появился в качестве ограночного материала голубой и синий монокристаллический кварц, не имеющий аналогов в природе. По этому поводу один из известных зарубежных геммологов Б. У. Андерсон писал, как однажды был немало удивлен тому обстоятельству, что ярко-синий камень, вставленный в кольцо, оказался не кобальтсодержащим стеклом, а нормальным кристаллическим кварцем со всеми присущими ему свойствами.Выращивание голубых и синих кристаллов кварца проводится подобно тому как выращиваются кристаллы бесцветного кварца.

Вверх 

В настоящее время монокристаллы синтетической шпинели находят широкое ПРИМЕНЕНИЕ в различных устройствах в качестве диэлектрического и оптического материала, а также подложек для эпитаксиального наращивания полупроводниковых пленок в интегральных электронных схемах. Как ювелирное сырье она, по сравнению с техническим использованием, имеет подчиненное значение. Для ограночных целей применяются шпинели, окрашенные в основном в яркие цвета, получаемые за счет введения в них таких хромофорных примесей как марганец, хром, железо, кобальт и медь. Вместе с тем физико-химические свойства и ростовые характеристики шпинели не так универсальны, как у корундов. Поэтому по объему производства шпинель во много раз им уступает.

Вверх 

Монокристаллы синтетического рутила были получены впервые в 1947 г. в США фирмами Линде Эйр-Продактс и Нэйшнл-Лед-Компани. Последняя дала своим кристаллам название "ночной камень", так как ограненный синтетический рутил выглядит особенно эффектно при искусственном освещении. Ограненные камни из синтетического рутила продавались на зарубежных рынках по цене 15 долл. за карат. Примесь окиси бериллия позволяет изготовить кристаллы рутила голубого цвета, но ограненные из них камни имеют склонность откалываться по ребрам, что помешало промышленному выращиванию таких кристаллов. Синий цвет также придают рутилу примеси тантала, колумбия, молибдена, вольфрама и урана; красный - ванадия, хрома и никеля. В США запатентован способ получения кристаллов рутила, обладающих астеризмом.

Вверх 

Впервые изготовителем белых и черных разновидностей опалов очень похожих на природные камни стала французская фирма П. Жильсона, широко известная производством синтетических изумрудов и бирюзы. Сведений о способе получения этих опалов в литературе не имеется.

Вверх 

При всем многообразии имитаций бирюзы число работ, посвященных подлинно синтезу этого минерала, крайне ограничено. В начале 19 века появилось сообщение М. Гофмана о получении им синтетической бирюзы двумя способами. Первый способ предусматривал смешивание сульфатов меди и алюминия с гидроокисью алюминия и кислым фосфорнокислым натрием с последующим подогревом, вымыванием образовавшегося сульфата натрия и сдавливанием на прессе полученного порошка. Второй способ заключался в смешивании тонко измельченных углекислой основной меди и гидроокиси алюминия с фосфорной кислотой, нагреве смеси чуть выше 100° С и сдавливании ее на гидравлическом прессе. По утверждению М. Гофмана, твердость, плотность и химический состав полученного им вещества соответствовали природной бирюзе.На протяжении последующих 40 лет сведений о получении синтетической бирюзы способами Гофмана в литературе не появлялось. Поэтому не удивительно, что ряд известных минералогов откликнулись на сообщение о получении в 1972 г. во Франции фирмой П. Жильсона синтетической бирюзы. Способ производства, по-видимому, близок к способам Гофмана.Синтетический материал однороден, прекрасного бирюзового цвета, ближе всего подходит к лучшим образцам иранской бирюзы. Кабошоны из искусственной бирюзы практически неотличимы даже при точных исследованиях. Плотность искусственной бирюзы 2,63 - 2,74, в среднем составляет 2,7 г/см³. Показатель преломления 1,6, т. е. физические свойства ее идентичны природной бирюзе. Отлична лишь микроструктура, представленная агрегатом угловатых обломков, сцементированных беловатой массой.Синтетическая бирюза, практически неотличимая от природной, получена также и в России. Это как однородная голубая бирюза, так и сетчатая (паутинная), имитирующая лучшие образцы аризонской и аумизинской бирюзы.В настоящее время к синтетическим аналогам природной бирюзы может быть отнесена синтетическая бирюза, полученная в России и во Франции

Вверх 

Иттрий-алюминиевые и некоторые другие разновидности синтетических гранатов, появились только в начале 60-х годов, и пользуются широким признанием на ювелирном рынке как замечательный ограночный материал. К настоящему времени синтезирован обширный ряд гранатов. Физико-химические характеристики синтетических гранатов различного состава в значительной степени отличаются друг от друга и зависят от набора как основных, так и примесных компонентов.Наибольшее распространение среди синтетических гранатов получили иттрий-алюминиевые (ИАГ), гадолиний-галлиевые (ГГГ) и иттрий-железистые (ИЖГ) гранаты, являющиеся перспективным матричным материалом для лазеров непрерывного действия.Как ювелирные камни синтетические гранаты стали применяться относительно недавно, и этому во многом способствовала разработка экономически выгодных методов их выращивания. Более предпочтительными как в экономическом отношении, так и по физическим свойствам оказались иттрий-алюминиевые гранаты. Они обладают достаточно высокой твердостью (8,5 по шкале Мооса), имеют показатель преломления 1,832 и дисперсию 0,028, обусловливающие их яркий блеск и сильную, игру света.Беспримесные иттрий-алюминиевые гранаты бесцветны. Плотность их составляет 4,55 г/см³, но может несколько варьировать при введении различных примесных компонентов, позволяющих получать гранаты различного цвета и оттенков.Недавно появилось несколько сообщений об изготовлении ИМИТАЦИЙ бриллиантов из гадолиний-галлиевых гранатов. Несмотря на желтоватый оттенок, такие камни оказались визуально трудно отличимыми от алмазов. Показатель преломления гадолиний-галлиевых гранатов ниже, чем у алмаза, на 0,4, но дисперсия света выше почти на порядок. Что касается иттрий-железистых гранатов, то для изготовления ювелирных камней они интереса не представляют, так как имеют черный цвет и невысокую (порядка 6 по шкале Мооса) твердость.Наибольшее распространение в ювелирном деле получили бесцветные и окрашенные иттрий-алюминиевые гранаты.

Вверх 

Ограненные камни из монокристаллического синтетического материала фианита - стабилизированной кубической окиси циркония сразу же привлекли внимание ювелиров. Впервые такие кристаллы, а также во многом близкие к ним кристаллы стабилизированной кубической окиси гафния были выращены в середине 60-х годов в нашей стране в Физическом институте им. П. И. Лебедева АН СССР (ФИАН), в честь которого и были названы фианитами.Значительно позднее появились сообщения о производстве подобных кристаллов в Швейцарии фирмой "Джеваирджан", которая начала поставлять их на ювелирные рынки под названием "джевалит". Однако приоритет получения монокристаллов стабилизированных кубических двуокисей циркония и гафния принадлежит России.Обладая набором важных для использования в технических и научных целях свойств, фианиты, тем не менее, очень скоро после разработки метода их получения начали применяться в ювелирной промышленности. Этому способствовали прежде всего красота и поразительное внешнее сходство бесцветных ограненных фианитов с бриллиантами, а также способность их окрашиваться при введении хромофорных примесей в различные яркие и сочные цвета.Физические свойства фианитов удовлетворяют самым высоким требованиям, предъявляемым к драгоценным камням и их имитациям. Бесцветные ограненные фианиты по красоте, блеску и игре цвета визуально практически неотличимы от бриллианта.Как уже отмечалось, фианиты наряду с синтетическими гранатами - наиболее достойные соперники природных драгоценных камней. При этом фианиты, характеризующиеся более высокими значениями показателя преломления и дисперсии, обладают более ярким блеском и игрой света, чем иттрий-алюминиевые гранаты. Хотя визуально ограненные фианиты, особенно в ювелирных изделиях, практически невозможно отличить от бриллиантов, инструментальные методы позволяют безошибочно их диагностировать

Вверх 

Одним из наиболее удачных заменителей алмаза в ювелирных изделиях ранее считался близкий к нему по своим оптическим свойствам титанат стронция SrTiO₃, не встречающийся в природе.Высокие оптические характеристики титаната стронция, позволяющие применять его в качестве призм и линз в оптических приборах, послужили толчком для производства кристаллов этого вещества в промышленных масштабах, а почти полное соответствие показателей преломления алмаза и титаната стронция при высокой дисперсии (0,190), изотропности и бесцветности способствовали использованию его в качестве ИМИТАЦИЙ алмаза. Однако твердость титаната стронция по шкале Мооса не превышает 6,5, что заметно снижает его ювелирную ценность. Плотность камня 5,13 г/см³, т. е. значительно выше, чем у алмаза.На зарубежном ювелирном рынке камень сменил несколько названий: вначале его именовали "стронциевый алмаз", затем "старилан" (от английского star - звезда) из-за яркой игры. В настоящее время за ним закрепилось название "фабулит". ЦЕНА камня в огранке на рынках Западной Европы составляет порядка 40 долл. за карат.В заметных количествах титанат стронция стали получать в середине 50-х годов,С появлением новых синтетических имитаций алмаза, обладающих значительно более высокими прочностными характеристиками (ИАГ, фианит и др.), ювелирное значение фабулита резко сократилось.

Вверх 

Важнейшее место среди синтетических кристаллов, полученных в лабораторных условиях, несомненно принадлежит алмазу. История синтеза алмаза насчитывает около 150 лет. Однако прошло немногим более четверти века со времени проведения первого воспроизводимого синтеза технического алмаза, осуществленного вначале шведскими, а затем американскими учеными. В настоящее время промышленное производство синтетических технических алмазов осуществляется в России, США, Японии, Великобритании, ЮАР, Франции, Германии и ряде других стран. Только за первые 15 лет после освоения промышленного выпуска синтетических алмазов американская фирма "Дженерал электрик" синтезировала их более 15 т. Общее мировое производство таких алмазов в конце 19 века составляло несколько тонн в год. Однако все это касается только технических алмазов, размеры которых в основном составляют десятки и сотни микрон и редко достигают 1 - 2 мм. В мае 1970 г. фирма "Дженерал электрик" сообщила о получении кристаллов алмаза ювелирного качества массой более 1 кар. Однако первые синтетические алмазы были огранены несколько раньше. По свидетельству бельгийского специалиста Дж. Бонруа, в 1967 г. им были огранены несколько крупных исключительно чистых алмазов светло-желтого цвета, по заключению ювелиров они совершенно не отличались от ограненных природных алмазов.Получение синтетических алмазов, и тем более, ювелирных их разновидностей, является исключительно трудной технической задачей, поскольку предусматривает превращение графита или других неалмазных форм углерода в алмаз.По данным Р. Краунингшильда, эти ограненные алмазы визуально совершенно не отличаются от природных. Однако под микроскопом в синтетических алмазах выявляются мелкие столбчатые и пластинчатые включения металла-катализатора, которые никогда не обнаруживаются в природных кристаллах. При больших (порядка 20) увеличениях отмечаются также специфические мельчайшие беспорядочно расположенные бесцветные и цветные включения, состав которых еще не установлен.

Вверх 

Сравнительно недавно в 1972 г. появились сообщения о получении синтетического александрита - хромсодержащей разновидности хризоберилла ВеАl₂О₄Сr³⁺, кристаллы которого выращивают методами флюса (фирма "Криэйтив кристалс" в Калифорнии, США), Чохральского, а также в гидротермальных условиях. Эти кристаллы являются подлинными аналогами природного александрита, а не его имитациями - ванадий и хромсодержащим корундами. Наиболее крупные кристаллы александрита размером до 10x2x1 см были выращены методом Чохральского из стехиометричного хризобериллу расплава окислов ВеО, Аl₂О₃ с добавками V₂O₃, Cr₂O₃ и Fe₂O₃ в Институте геологии и геофизики СО АН СССР. Ограненные камни из синтетических александритов продавались на мировом рынке по цене от 150 до 250 долл. за карат.

Вверх 

Относительная редкость лазурита в природе и возрастающий спрос на этот популярный камень способствовали развитию исследований по его искусственному получению. Однако достижения в этой области пока еще весьма скромные. В США под названием "синтетический лазурит" было получено вещество ярко-синего цвета с кристаллической структурой лазурита, пригодное для изготовления ювелирных изделий. При детальном изучении "синтетического лазурита" исследователи пришли к выводу, что вещество является на самом деле лишь имитацией камня.

Вверх

Традиционным драгоценным камнем является турмалин, характеризующийся разнообразной гаммой окрасок - розовой, красной, синей, зеленой, желтой, коричневой. Кристаллы турмалина обладают пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и другими ценными свойствами, и это стимулирует проведение исследований по его искусственному получению. Химический состав турмалина весьма сложный и подвержен существенным изменениям в связи с широким проявлением изоморфизма. Выращивание его из расплава невозможно из-за инконгруэнтного характера плавления.Успешный синтез магниевого (бесцветного), железистого (светло-бурого), кобальтового (красно-малинового), никелевого (ярко-зеленого), хромового (темно-зеленого) и марганцевого (бесцветного и бледно-розового) турмалина осуществлен в гидротермальных условиях при температуре 750 - 800° С и давлениях 100 - 200 МПа. Кристаллы выращивались на затравках, вырезанных из природного турмалина, в борхлоридных и борфторидных растворах.Получение крупных кристаллов синтетического турмалина в гидротермальных условиях сдерживается в первую очередь высокими термобарическими параметра кристаллизации, для чего необходимо создание специальной дорогостоящей аппаратуры.

Вверх 

 Научно-технические достижения резко сократили время, необходимое для разработок методов синтеза и выращивания те или иных соединений. Можно полагать что уже в недалеком будущем многие и указанных синтетических аналогов драгоценных и ювелирно-поделочных камней станут такими же привычными, как синтeтические рубины и сапфиры, изумруд, аметист, цитрин, бирюза и другие популярные ювелирные камни.