г. Москва, Духовской пер., д. 17, этаж 1, помещение 1

Гидротермальный метод выращивания кристаллов

В этой статье расскажем как выращиваем синтетические драгоценные камни гидротермальным методом: как происходит процесс роста (синтеза) кристаллов.

Изумруды, похожие на те, что добывают в колумбийском месторождении Музо, можно получить в лабораторных условиях. И не только: гидротермальный метод позволяет синтезировать редчайшие биксбиты, морганиты, аметисты весом в несколько килограмм. Если контролировать процесс синтеза, количество включений будет приемлемым.

С гордостью отметим, что RusGems – единственная компания в мире, которая выращивает изумруд колумбийского цвета – самую дорогую разновидность!

Ключевые положения

Гидротермальный метод воссоздает условия, в которых растут природные драгоценные камни. Он позволяет синтезировать кристаллы:

  • разных цветов, включая фантазийные;
  • чистые, с небольшим количеством включений;
  • доступные — по умеренной стоимости.

Вместе с тем, этот метод — не самый быстрый и не самый дешевый. Для гидротермального синтеза необходимо дорогостоящее оборудование, что сказывается и на цене кристаллов.

Суть метода

Синтетические кристаллы выращивают в автоклавах. Это толстостенные стальные сосуды с герметичной крышкой. Автоклавы способны выдерживать давление более 1000 атмосфер и температуру свыше 600 градусов на протяжении длительного времени.

В нижнюю часть автоклава помещают исходный материал — природные кристаллы низкого качества. Они заливаются водным раствором с добавлением солей-прекурсоров.

Чтобы раствор не вызвал коррозию стенок автоклава, используются защитные вставки. Они занимают всю его внутреннюю полость, или только часть. Вставки изготавливаются из химически инертных и тугоплавких металлов — золота, платины, иридия. Это увеличивает стоимость оборудования, и, как следствие — выращенных кристаллов.

В верхней части автоклава располагается затравка из натурального минерала — тонкая пластина берилла, корунда или кварца. Гидротермальный синтез осуществляется за счет температурного перепада. Автоклав нагревают, из-за чего более легкий раствор поднимается вверх, а плотный и холодный — опускается вниз. Цикл повторяется многократно.

 

Схема автоклава для гидротермального синтеза

1 — раствор
2 — криcталл
3 — печь
4 — вещество для кристаллизации
(T1<T2)

Какие камни синтезируют гидротермальным методом

Гидротермальным методом синтезируют камни группы берилла, корунда и кварца. Цвет кристаллов в каждой группе зависит от хромофоров: для получения изумруда нужен хром или ванадий, для морганита — марганец, для аквамарина — железо. Технологии роста также могут иметь свои особенности.

Гидротермальные изумруды

«Колумбийские» изумруды — самые востребованные. Это камни зеленого цвета с голубоватым подтоном, яркие и умеренно светлые. Колумбийскими они называются потому, что воспроизводят цвет изумрудов из Колумбии — признанного эталона, хоть и выращиваются на другом континенте.

Гидротермальным методом получают «колумбийские» изумруды высотой до 19 мм, разной степени чистоты. Между собой они немного отличаются: некоторые камни могут быть светлее или желтее других, но незначительно. Цена — выше, чем у других разновидностей.

«Изумруд Байрона» — второй по популярности. Этот камень имеет красивый голубовато-серый оттенок, и в целом намного светлее и голубее изумрудов «колумбийского» цвета. Насыщенность цвета вариативна, но всем камням присущ голубой оттенок, а темным крупным образцам — сероватый.

Гидротермальным методом выращивают «изумруды Байрона» высотой до 9 мм. Цена — ниже, чем у «колумбийских», но выше, чем у «замбийских».

«Замбийские» изумруды имеют цвет, характерный для месторождения в Замбии. Они темно-зеленые, иногда с легким желтоватым оттенком. Возможна незначительная цветовая зональность, расположенная параллельно затравке.

Гидротермальным методом выращивают «замбийские» изумруды высотой 4-10 мм. Более крупные кристаллы делать нецелесообразно из-за насыщенности. Изумруды «замбийского» цвета — самые дешевые.

Другие бериллы

Гидротермальным методом синтезируют:

  • биксбиты;
  • морганиты;
  • аквамарины.

Кроме того, выращивают бериллы редкого неоново-голубого цвета — параиба. Это особенно перспективное направление. Турмалины параиба — одни из самых дорогих цветных камней, но до сих пор не синтезируются из-за высокой сложности процесса, а синтетические бериллы могут быть доступной заменой.

Корунды

Метод позволяет выращивать:

  • сапфиры — синего, желтого, зеленого цвета;
  • рубины разных оттенков.

Гидротермальные корунды имеют неплохие характеристики. Метод применяется не очень широко лишь потому, что есть альтернатива — метод Чохральского, позволяющий вырастить кристаллы высокого ювелирного качества.

Кварцы

Гидротермальным методом выращивают разновидности кварца:

  • аметисты;
  • цитрины;
  • раухтопазы (дымчатый кварц);
  • горный хрусталь;
  • фантазийные синие и голубые кварцы;
  • двухцветные аметрины с четко выраженной зональностью.

Метод позволяет синтезировать камни разного уровня прозрачности и значительного веса, до нескольких килограмм.

Примеси и включения

В гидротермальных кристаллах практически отсутствуют включения. Те, что есть — напоминают природные.

Для гидротермальных рубинов характерны скопления тонкодисперсных частиц — материала синтеза. В изумрудах встречаются «вуали» и «кружева», расположенные вдоль линий роста.

Гидротермальные кварцы — чище, соответствуют лучшим образцам природного кварца. Вблизи пластинки, которая служила затравкой, могут наблюдаться газово-жидкие включения, идентичные естественным. Иногда встречаются «перья» и «хлебные крошки».

Чем гидротермальные кристаллы отличаются от природных

Кристаллы, выращенные гидротермальным методом, относят к категории created, recreated or cultured gemstones, то есть воссозданным или культивированным драгоценным камням. Они имеют те же оптические, физические и химические свойства, что и натуральные камни. Это происходит потому, что кристаллы растут в условиях, максимально приближенных к естественным.

Внешне гидротермальный изумруд или аметист не отличить от природного.

Для этого нужна экспертиза с применением цветовых фильтров, определяющих поглощение красного и желто-зеленого спектра. Рекомендуем проводить ее только в сертифицированной геммологической лаборатории: неспециалист легко сделает ошибку.

Гидротермальные кристаллы могут иметь необычные цвета. Например, синий кварц или берилл параиба создают только в лаборатории — в природе их не существует.

Чем гидротермальные кристаллы отличаются от других выращенных

Гидротермальные кристаллы — хорошего ювелирного качества. Этот метод позволяет синтезировать драгоценные камни с малым количеством трещин, примесей и прочих дефектов. При правильном управлении процессами роста удается добиться такого же качества, что и при производстве флюсовым методом, но быстрее и со стабильным результатом.

Вместе с тем, гидротермальные кристаллы нельзя назвать самыми дешевыми. Для их выращивания используется дорогостоящее оборудование, зачастую — со вставками из благородных металлов. Это влияет на цену конечного продукта.

Камни с разнообразными оптическими эффектами — например, «звездчатые» рубины и сапфиры — гидротермальным методом не воспроизводятся. Для этого используется метод Вернейля.

Гидротермальный синтез кристалла не поддается прямому измерению и наблюдению. В отличие от флюсового метода, пополнять питающий материал невозможно, так как автоклав герметично закупорен. Из-за этого размер выращиваемых кристаллов ограничен, а для получения крупных образцов приходится использовать полученный кристалл в качестве затравки.

Rusgems