Современные методы синтеза позволяют выращивать кристаллы со свойствами, идентичными природным. Отличить их от обычных сапфиров под силу только специалисту.
Первые попытки синтеза
Впервые синтетический сапфир был получен французским химиком Вернейлем в 1904 году. Для этого он использовал собственноручно изобретенный метод: поместил мелкомолотую шихту в пламя водородной горелки. Метод Вернейля быстро нашел широкое применение, и почти без изменений используется до сих пор. Но он не идеален, так что эксперименты продолжились.
В 1916 году польский химик Ян Чохральский придумал метод выращивания кристаллов из расплава. По легенде, он уронил ручку в тигель с расплавленным оловом, а когда доставал — заметил, что за ручкой тянется тонкая нить затвердевшего металла. Оказалось, что она имеет монокристаллическую структуру. Химик разработал метод синтеза других монокристаллов, который впоследствии был назван методом Чохральского.
Первый гидротермальный сапфир был создан почти 60 лет назад двумя исследователями — Лаудизе и Бальманом. Им удалось получить бесцветный камень высокого качества. А спустя несколько десятилетий ученые из Новосибирска подобрали легирующую примесь на основе двухвалентного никеля, добившись равномерного «небесно-голубого» цвета сапфира. С 1995 года технология стала использоваться в промышленных целях, а позднее была дополнена и расширена.
Как выращивают сапфиры
Метод Вернейля предполагает выращивание кристаллов из расплава. Шихту высокой чистоты помещают в печь особой конструкции, где она попадает в камеру горения и плавится. Получается капля, которая попадает на керамическую подложку, образует вначале расширяющийся конус, а затем — цилиндр, который называется булей.
Методом Вернейля можно синтезировать «звездчатые» сапфиры, или сапфиры с эффектом астеризма. На поверхности такого камня — яркая звезда с 6-ю или 12-ю лучами. Для получения оптического эффекта на этапе синтеза в исходное сырье вводят небольшое количество окиси титана.
Метод Вернейля доступен и сравнительно прост. С его помощью можно в сжатые сроки вырастить большое количество сапфиров неплохого качества. Но у корундов, полученных этим методом, есть недостатки:
- неравномерное распределение цвета;
- сильное внутреннее напряжение;
- много включений — газовых пузырьков, трещин;
- небольшие размеры.
Этих недостатков нет у сапфиров, синтезированных методом Чохральского: он позволяет получить корунды высокого ювелирного качества. В специальный сосуд из тугоплавкого металла (например, платины) помещают измельченную шихту. Под воздействием давления и высоких температур затравка вытягивается вверх, что приводит к формированию кристалла.
Характеристики
Для оценки качества синтетических сапфиров используются стандартные характеристики. Чем лучше цвет, чистота, огранка и вес камня, тем выше он будет стоить.
Цвет
Цвет — важнейшая характеристика сапфира. В минералогии собственно сапфиром называют корунд синего цвета. На стоимость влияет не только оттенок, но интенсивность цвета и его светлота.
Самые известные оттенки — королевский Royal Blue и кашмирский васильково-синий. Камни васильково-синего цвета имеют шелковистый блеск и как бы светятся изнутри.
Темно-синие сапфиры, напоминающие австралийские, ценятся не очень высоко. То же можно сказать про светло-синие камни.
В ювелирном деле используются и сапфиры фантазийных цветов. Современные методы синтеза позволяют создавать камни:
- желтые;
- зеленые;
- оранжево-розовые (падпараджа);
- кунцитовые (фиолетовые);
- с александритовым эффектом — сменой цвета в зависимости от освещения;
- двухцветные — с четкой границей перехода между разными цветами в камне.
Наличие астеризма (лучевой звезды) или эффекта смены цвета повышает стоимость сапфира: в природе такие камни редки, а потому пользуются у ювелиров большим спросом.
Чистота
Сапфиры могут содержать включения и трещины. Большая часть из них незаметна невооруженным глазом, а потому не влияет на визуальное восприятие камня. По характеру и расположению включений можно определить происхождение сапфира, а также выяснить, каким методом он был получен.
Корунды, синтезированные методом Вернейля, часто содержат газовые пузырьки и трещины. Сапфиры, полученные методом Чохральского — чище.
Вес
Чистые природные сапфиры более 5 карат встречаются редко, и стоят очень дорого. Чем крупнее сапфир, тем выше его стоимость за карат.
Существующие методы синтеза позволяют выращивать корунды достаточно большого размера. Например, масса кристалла, синтезированного гидротермальным методом, может достигать 240 карат. Методом Чохральского получают сапфиры массой 10 тысяч карат и более.
Форма огранки
Как правило, сапфирам придают фасетную огранку. Она обеспечивает равномерное отражение света и усиливает внутреннее сияние. Наиболее популярные формы:
- «круг»;
- «овал»;
- «груша».
Синтетические сапфиры не ограничивают мастера при выборе формы огранки. При работе с природным материалом ему приходится учитывать особенности камня — включения, микротрещины, дефекты, поэтому форма получается не эталонной. Синтетический корунд этих ограничений не накладывает: можно придать камню любую форму.
Сапфиры с эффектом астеризма гранят кабошоном. Только так удается раскрыть всю красоту лучевой звезды, расположенной в центре камня.
Как отличить синтетический сапфир
При покупке ювелирного изделия отличить синтетический сапфир от природного просто: нужно взглянуть на бирку. Надпись «синт» означает, что перед вами камень, полученный в лаборатории — без уточнения метода. «Гт» — обозначение гидротермальных сапфиров, «корунд сапфир» — кристаллов, полученных методом Вернейля.
Другой наглядный маркер — цена. Природный сапфир высокого качества не может стоить слишком дешево. Камни темно-синего цвета продаются в среднем по 200 долларов за карат, очень хорошего качества — 3700 долларов за карат и более. Если вам предлагают дешевый сапфир насыщенного цвета без заметных включений — скорее всего, он выращен в лаборатории.
По визуальным признакам отличить синтетический сапфир от природного сложно: необходимо специальное оборудование. Опытный геммолог может заметить вихревые узоры и зоны роста, обусловленные технологией синтеза кристаллов. Кроме того, для получения нужного цвета при синтезе часто используется никель, а в природных камнях он не встречается.
Чем интересен синтетический сапфир
Выращенные сапфиры — дешевле природных. При этом они растут в условиях, приближенных к природным, но под контролем человека. Для получения драгоценного камня нет необходимости создавать глубокие карьеры, разрушать экосистемы, устраивать войны: весь процесс происходит в лаборатории.
Свойства синтетического и природного сапфира идентичны. Оба камня имеют твердость 9 баллов по Моосу: на поверхности долго не будут появляться царапины, а грани — стираться.
Синтетические сапфиры имеют широкий диапазон цветов. Технология синтеза позволяет воспроизводить природные оттенки, а также создавать кристаллы с эффектом астеризма или смены цвета. Получить их в лаборатории намного проще, чем отыскать в природе.