Синтетическая шпинель

К настоящему времени известно обширное число синтетических монокристаллов. Однако только некоторые из них нашли достаточно широкое использование в ювелирном деле. К ним в первую очередь относятся рубин и другие окрашенные разновидности корунда, мировое производство которых уже превышает несколько сотен тонн в год.

В заметных количествах (порядка нескольких десятков тонн в год) выращиваются кристаллы окрашенного кварца, иттрий-алюминиевые гранаты и в меньшей степени благородная шпинель. В последние десятилетия большое распространение получили фианиты.

Остальные синтетические ювелирно-ограночные материалы имеют резко подчиненное значение. Количество выращиваемого изумруда, например, едва ли превышает 200000 - 250000 кар (~40 - 50 кг) в год. То же, вероятно, относится к благородному опалу и бирюзе. Появление иттрий-алюминиевых гранатов и фианитов, обладающих весьма высокими ювелирными качествами, должно в значительной мере уменьшить использование в ювелирном деле таких традиционных кристаллов-имитаторов алмаза, как титанат стронция (фабулит) и рутил, имеющих относительно невысокую твердость.

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) 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.

ШПИНЕЛЬ

Исследования по синтезу шпинели начались уже через несколько лет после разработки метода Вернейля и быстро увенчались успехом, хотя первый результат был в какой-то степени случайным. При попытке получить синий сапфир из смеси окислов алюминия, магния и кальция с добавкой окиси кобальта извлеченный из аппарата Вернейля кристалл оказался не гексагональным сапфиром, а кубической шпинелью. Это послужило толчком для проведения планомерных работ по синтезу шпинели, исследованию ее свойств и промышленному использованию.

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.

Наиболее распространенными промышленными методами выращивания монокристаллов шпинели являются методы Вернейля и Чохральского; в лабораторных условиях кристаллы шпинели получают также методом флюса, из расплава, из раствора в расплаве.

Фотографии по теме