Как дома вырастить алмазы. Все про искусственные бриллианты. Чем алмаз синтетический отличается от природных камней

Чем отличаются синтетические бриллианты от натуральных?

Дорогие читатели! Запомните это время, ведь мы с вами являемся свидетелями кардинального изменения бриллиантового рынка. Мелкие камни постепенно обесцениваются, т.к. на их смену уже подоспели искусственно выращенные алмазы. Крупных природных камней становится меньше, потому что их добыча требует б о льших затрат и усилий, чем раньше. А значит они продолжат дорожать.

И скорее всего уже в этом веке наши потомки будут вспоминать, что было время, когда продав один алмаз, можно было безбедно прожить не один год. История повторяется, когда-то мы уже проходили подобное, но только с натуральным жемчугом. Сегодня в магазинах мы покупаем изделия с искусственно выращенным жемчугом и считаем это абсолютно нормальным, в то время как природные жемчужины встречаются крайне редко и дорого.

Итак, предлагаем подготовиться к меняющемуся рынку бриллиантов и узнать самое главное об отличиях природных камней от искусственно выращенных.

На сегодняшний день используют в основном два лабораторных способа создания алмаза.

1. Физическим путем, воздействуя на углерод высоким давлением и высокой температурой, имитируя таким образом геологические условия, при которых образовывались природные алмазы.

2. Химическим путем, разрушая молекулы богатого углеродом газа (например, метана) на атомы углерода и водорода, которые затем добавляют к кристаллу алмаза для его дальнейшего наращивания.

Для выращивания алмазов любым из этих методов в среднем необходимо меньше месяца, кроме крупных и цветных алмазов, создание которых требует дополнительной обработки, а значит и времени. Геммологи, например, уже создали камень размером 16 карат.

Основные отличия выращенных в лаборатории алмазов от природных

Главное отличие – способ их создания. Одним потребовались миллионы лет для формирования в земной коре, а вторые были созданы человеком в лабораторных условиях меньше, чем за месяц. Также природные алмазы часто содержат различные включения в виде инородного материала.

Бриллианты, выращенные в лабораторных условиях (их часто называют искусственными или синтетическими), появились на рынке драгоценных камней около пяти лет назад. Внешне эти камни идентичны своим природным аналогам, имеют одинаковый химический состав и физические свойства, и только специалисты, имеющие профессиональное оборудование могут отличить природный бриллиант от искусственно выращенного.

Второе отличие, конечно же, заключается в цене. Так, например, в прошлом году De Beers выпустила собственную марку Lightbox, которая продает изделия с выращенными в лаборатории бриллиантами. Цена за карат составила всего лишь 800 долларов! Стоит отметить, что в первый же месяц Lightbox распродал все имеющиеся у них украшения и начали принимать заказы, чтобы удовлетворить потребности всех покупателей.

Помимо значительной экономии при покупке изделий с искусственно выращенными камнями, многие сознательно поддерживают идею «экологически дружелюбных» бриллиантов, ведь их создание не наносит сильного ущерба окружающей среде и не способствует распространению эксплуатации детского труда, что, к сожалению, происходит в алмазной промышленности экономически бедных стран.

А выбирая изделие с бриллиантом, не стесняйтесь уточнять в магазинах соответствующие сертификаты на камни (если они крупные) или на партию камней (если они мелкие), чтобы быть уверенным в том, что вы приобретаете природный, а не искусственно выращенный бриллиант!

Задавайте вопросы и ставьте лайки, если мы оказались Вам полезны.

Как отличить искусственные бриллианты

Сегодня можно с уверенностью констатировать тот факт, что синтетические бриллианты перестали быть лабораторной редкостью и вышли на рынок в качестве альтернативы природным алмазам. Поэтому мы спешим рассказать Вам о современных методах идентификации искусственно выращенных алмазов ювелирного качества.

Благодаря активной контекстной рекламе интернет-магазинов, представляющих муассаниты как “синтетический аналог бриллиантов”, некоторые наши клиенты ошибочно относят синтетические бриллианты к имитациям бриллиантов, но это в корне неверно. Такие имитации, как фианиты и муассаниты, которые только выглядят похожими на алмазы, на самом деле имеют совершенно отличные от алмазов химические и физические свойства и легко распознаются геммологами без каких либо инструментов. В случае с лабораторно выращенными бриллиантами все гораздо сложнее.

В редких случаях эксперт может распознать искусственное происхождение бриллианта, используя стандартное оборудование для тестирования драгоценных камней. Но в данный момент, для точной идентификации происхождения алмаза необходимо использовать передовые научные инструменты, лидером в области диагностики бриллиантов традиционно является лаборатория GIA, создавшая обширную базу данных о геммологических свойствах алмазов.

Классифицирование алмазов по типу

Начиная с 30-х годов ХХ века ученые начали отмечать общие черты некоторых алмазов. На основании различий в прозрачности под воздействием ультрафиолетового излучения они сгруппировали алмазы в две основные категории, называемые сегодня тип I и тип II. В 1959 году они обнаружили, что атомы азота являются основной химической примесью в алмазах, но в отличии от типа I, алмазы типа II ее не содержат.

Подавляющее большинство природных бриллиантов – это тип Ia. Алмазы данного типа содержат много атомов азота, сгруппированных в кластеры или пары. Этот вид алмазов нельзя вырастить искусственно. Алмазы типа Ib содержат рассеянные или изолированные атомы азота, которые не находятся в парах или кластерах. Алмазы типа IIa почти не содержат азот, а алмаз типа IIb содержит бор. Бриллианты трех последних типов крайне редко встречаются в природе, но в свою очередь могут быть выращены в лаборатории.

В геммологических лабораториях алмазы типа I и типа II различают между собой по различию в прозрачности под коротковолновым ультрафиолетовым излучением. При этом, для окончательного разделения потребуется применение инфракрасной спектроскопии, технологии, доступной лишь крупным научным центрам.

Как растет алмаз

Кристаллы природных бриллиантов образовались миллионы, а иногда и миллиарды лет назад глубоко в недрах нашей планеты (более 160 км). Намного позже они поднялись на поверхность в результате извержений вулканов. Эти извержения образовали узкие вертикальные трубки из магматической породы, называемой кимберлитом. Содержание алмазов в кимберлитовых трубках мизерно – в среднем для нахождения алмаза весом в 1 карат необходимо переработать 200 тонн руды.

Алмаз рождается в определенном диапазоне температуры и давления. В природе алмазы формировались при более высоких температурах ,чем выращиваемые сегодня человеком. Высоких температурах естественной среды кристаллы алмаза формируются в виде октаэдра (две соединенные основаниями пирамидки). В условиях лаборатории, где нет возможности создать аналогичную температуру, структура выращенных кристаллов будет иметь кубическую форму. Внутри природного бриллианта атомы азота за миллионы лет группируются в пары или кластеры, поэтому большинство природных бриллиантов (более 95%) относятся к типу Ia.

Синтетические алмазы выращиваются в течение очень короткого времени – от нескольких недель до нескольких месяцев, в условиях, отличных от образования природных алмазов, поэтому форма кристалла синтетического алмаза отличается от формы натурального алмаза, но, лишь, до процедуры огранки алмаза в бриллиант.

Технологии синтеза бриллиантов

Первый искусственный алмаз был получен в середине 1950-х годов в виде крошечных кристаллов. Потребовалось 40 лет для того, чтобы вырастить крупные кристаллы алмазов, пригодные для использования в ювелирных изделиях. Совершенствование технологии выращивания бриллиантов продолжается и по сей день и с каждым годом все больше компаний вовлекается в этот процесс. В след за De Beers, свои подразделения по производству и огранке синтетических бриллиантов открыли практически все крупнейшие игроки на рынке ювелирных алмазов. Подавляющее большинство мощностей по производству искусственных бриллиантов, на сегодняшний день, сосредоточено в Китае.

Традиционный метод синтеза алмазов, называемый ростом при высоком давлении и высокой температуре (HPHT), заключается образовании кристалла алмаза из расплавленного металического сплава, такого как железо (Fe), никель (Ni) или кобальт (Co). Более современный метод называется CVD – химическое осаждение атомов углерода из фазы пара в вакуумной камере или ростом при низком давлении и высокой температуре (LPHT). В обоих методах в качестве инициации роста используется кристалл алмаза или пластинка.

Синтез HPHT

В технологии HPHT алмаз выращивается в маленькой капсуле, в которой создается очень высокое давление. Внутри капсулы исходный материал алмазного порошка растворяется о флюсе расплавленного металла, а затем кристаллизуется на затравке с образованием кристалла синтетического алмаза. Бриллиант синтезируется от нескольких недель до месяца и более.

Кристаллы синтетического алмаза HPHT обычно имеют кубические грани в дополнение к октаэдрическим. Поскольку формы кристаллов натурального алмаза и алмаза выращенного методом HPHT различны, отличаются и их внутренние схемы роста, что служит одним из самых надежных способов диагностирования подобных алмазов.

Получающиеся в результате огранки синтетические HPHT бриллианты часто демонстрируют визуальные особенности, такие как неравномерное распределение цвета, зонирование флуоресценции и паттерны зернистости связанные с крестообразной структурой начальной затравки. Также весьма распространенные случайные включения темного металлического флюса (возможны слабые магнитные свойства). В некоторых случаях бриллиант проявляет стойкую фосфоресценцию после выключения ультрафиолетовой лампы. Эти синтетические алмазы могут быть идентифицированы с использованием лабораторных методов, например, спектроскопии.

Большинство выращенных HPHT бриллиантов желтого, оранжево-желтого или коричневато-желтого цвета. Почти все они относятся к типу Ib, который редко встречается в природных бриллиантах.

Создание бесцветных бриллиантов с помощью технологии HPHT нетривиальная задача, так как необходимы ингибиторы, способные удалить из растущего кристалл алмаза атомы азота. Кроме того скорость роста бесцветного алмаза (типа IIa или слабого типа IIb) с приемлемой чистотой, ниже чем для синтетического алмаза типа Ib, что требует более длительного времени роста и большего контроля за параметрами температуры и давления. На сегодняшний день эти проблемы решены и установки последнего поколения позволяют выращивать бесцветные или голубые кристаллы для бриллиантов свыше 10 карат.

Добавление бора в систему роста приводит к появлению синих кристаллов. Другие цвета, такие как розовый или красный, могут быть получены в результате обработки облучением или нагревом уже выращенных алмазов.

Синтез CVD

Технология CVD подразумевает под собой рост алмаза внутри вакуумной камеры, заполненной газом, содержащим углерод, например, метаном. С помощью лазера разрушаются молекулы газа и атомы углерода осаждаются на подготовленные затравочные пластины. Кристаллизация занимает несколько недель, при этом выращиваются несколько алмазов одновременно. Точное количество зависит от размера камеры и числа ячеек, в которых происходит рост. Синтезированные алмазы часто имеют графит на внешних поверхностях и коричневый цвет, которые удаляется термической обработкой перед огранкой в бриллиант.

Большинство CVD бриллиантов имеют коричневые или сероватые оттенки, но если при синтезе используется небольшое количество азота или бора, могут образоваться желтые, розово-оранжевые или синие кристаллы. Бесцветные алмазы легче получать с помощью этого метода, но для их роста требуется больше времени. На данный момент, считается, что большая часть бесцветных бриллиантов, выращенных по технологии CVD это коричневые алмазы обесцвеченные помощью технологии HPHT. CVD алмазы чаще всего относятся к типу IIa, а также имеют другие гематологические свойства, нежели алмазы, созданные по технологии HTHP. Они более прозрачны, демонстрируют более равномерную окраску (в случае сохранения оттенка или фантазийного цвета) и имеют собственный “полосатый” паттерн при просмотре через скрещенные поляризационные фильтры. Так же для CVD бриллиантов характерны микроскопические включения графита.

Как и HPHT, технология CVD продолжает улучшаться, предлагая потребителям всё большие размеры и лучшие характеристики чистоты. На сегодняшний день, встречаются бриллианты, выращенные по технологии CVD и имеющие вес более 4 карат.

Идентификация синтетических бриллиантов

За последние 10 лет на рынке лабораторного синтеза алмазов ювелирного качество появилось большое количество компаний. Они постоянно улучшают характеристики чистоты и цвета, а также вес, выращиваемых бриллиантов. Несмотря, на это ведущие лаборатории вроде Международного Геммологического Института (IGI) и Геммологического Института Америки (GIA) встречают синтетические бриллианты крайне редко, в основном неосознанно отправленные как натуральные бриллианты. Хорошим показателем редкости синтетических алмазов служит тот факт, что специализированный сертификат для выращенных бриллиантов был введен крупнейшей лабораторией GIA только в 2019 году. Пионером выступила лаборатория IGI, предложившая отдельный сертификат для синтетических бриллиантов гораздо раньше GIA. Поэтому большинство искусственных бриллиантов на рынке сегодня имеют сертификат IGI.

Для идентификации происхождения алмаза необходимо несколько видов оборудования, в том числе рефрактометр, ультрафиолетовая лампа, бинокулярный микроскоп, полярископ и некоторые дополнительные инструменты тестирования, стоимость которых может составлять сотни тысяч долларов, так как по мере дальнейшего улучшения качества синтетических бриллиантов их все сложнее отличить от натуральных.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ АЛМАЗ: доступная роскошь

C тех пор, как ученые научились создавать искусственные алмазы, их производство приобрело промышленные масштабы. Определение статуса синтетических кристаллов еще не завершено, но ювелирные дома уже начали использовать искусственные алмазы в своих изделиях.

ЧТО ТАКОЕ СИНТЕТИЧЕСКИЙ БРИЛЛИАНТ

В конце XVIII века ученые обнаружили, что алмаз — одна из форм углерода. Это положило начало многочисленным попыткам воссоздать драгоценный камень из подручных материалов: таких, как уголь или графит.

Как появились искусственные алмазы

Начиная с XIX века, многие известные физики и химики заявили об удачном завершении опытов по выращиванию алмазов. Правда, ни одно из таких заявлений не подтвердилось документально.

Лишь в 1927 году советский физик О. Лейпунский совершил прорыв, вычислив необходимые для процесса условия. Дальнейшие исследования и эксперименты проводились параллельно в СССР, США и Швейцарии.

HPHT и CVD

Создал и запатентовал первую рабочую установку синтеза кристаллов швед Балтазар Платен. Свой метод он подсмотрел у природы.

Платен воссоздал похожие условия: ячейку с никелем, кобальтом и железом раскаляли и обжимали многотонным прессом. Металлы в этом случае выступали катализатором, а прессы имитировали давление в тысячи атмосфер.

Такой способ получил название HPHT (High Pressure High Temperature) — высокое давление, высокая температура. Метод несовершенный, но простой и бюджетный. Сегодня он используется для массового изготовления технических алмазов и алмазной пыли.

В 60-х годах XX века был изобретен более совершенный метод CVD (Chemical vapor deposition) — химическое осаждение из газовой фазы. Суть технологии — в кристаллизации алмазов из углеводородного газа на выращенную методом HPHT подложку. CVD позволяет создавать более крупные и чистые кристаллы.

Нано-алмазы

Помимо HPHT и CVD, есть и другие, более узконаправленные, технологии:

• детонационный синтез алмазов — высокие температура и давление получаются благодаря детонации графита. В результате разложения углеродосодержащих веществ образуются нанокристаллы;
• ультразвуковой синтез наноалмазов — позволяет синтезировать микрокристаллы из суспензии графита в органической жидкости при обычном давлении и комнатной температуре.

Сходства и различия

Долгое время HPHT-алмазы и CVD-алмазы отличались от природных размерами — в искусственных условиях невозможно было вырастить камень крупнее карата. Но многие компании продолжают работать над устранением этого недостатка.

На сегодняшний день в искусственных условиях выращивают камни со следующими характеристиками:

У искусственных алмазов есть отличия от природных:

• “искусственники” могут иметь включения металла, оставшиеся от производства;
• на цветных камнях можно рассмотреть секторы роста, которые появляются из-за ускоренных процессов кристаллизации;
• природные и искусственные кристаллы по разному люминисцируют в УФ-лучах.

Эти различия можно увидеть только на специализированном оборудовании. Поэтому поставщики и продавцы искусственных алмазов обязаны указывать на бирках к товару сведения о происхождении кристаллов.

Достоинства и недостатки искусственных алмазов:

• идентичность с натуральными камнями;
• создание без вмешательства в природу;
• более низкая цена.

• недостатки обусловлены несовершенством производства — немногие предприятия обладают оборудованием, способным создавать алмазы нужного размера, чистоты и по конкурентоспособной цене.

ГДЕ ПРИМЕНЯЮТСЯ СИНТЕТИЧЕСКИЕ АЛМАЗЫ

Высокие технологии

Основная сфера применения искусственных алмазов — промышленность и высокие технологии:

• режущий инструмент — искусственные алмазы являются одними из самых твердых веществ;
• теплопроводники — сочетание высокой теплопроводности и минимальной электропроводности делает искусственный камень незаменимым в качестве теплоотвода для мощных лазеров и транзисторов;
• оптика — натуральные алмазы не подходят для этих целей, так как имеют слишком много дефектов;

Ювелирная промышленность

Технологический прорыв поставил перед ювелирными и алмазодобывающими компаниями вопрос о необходимости контролировать поток искусственных камней на ювелирный рынок. Сейчас рост их сбыта ограничивается юридически. В дополнение к этому некоторые компании открывают собственные производства искусственных ювелирных алмазов.

Именно так поступили De Beers. Алмазодобывающая корпорация долгое время отказывалась заниматься изготовлением алмазов. Однако в 2018 году создала дочернюю компанию Lightbox Jewelry, которая начала продажу искусственных камней под своим брендом.

КАК НАЗЫВАЮТСЯ ИСКУССТВЕННЫЕ БРИЛЛИАНТЫ

По сложившемуся стереотипу «искусственный» — это нечто только внешне похожее на оригинал. Но имитация не всегда значит подделка.

Так как современные выращенные алмазы идентичны природным, маркетологи предлагают заменить прижившийся термин «искусственный алмаз» на формулировки, которые отражали бы природу происхождения этого камня более точно:

• «созданные»;
• «выращенные в лаборатории»;
• «созданные в лаборатории».

Искусственно выращенные «бриллианты»

Есть и другие виды искусственных камней. Они близки по структуре к алмазам, но немного не дотягивают по характеристикам твердости и показателям преломления света.

1. Муассанит. В природе он образует мелкие бесцветные кристаллы с алмазным блеском — карбид кремния. Но природный минерал встречается крайне редко. Поэтому когда речь идет о муассаните, обычно говорят об искусственном карбокорунде. Камень очень похож на алмаз (его показатель преломления даже более высокий: 2,65 — 2,69), а твердость лишь немного ниже (8,5-9,25 по шкале Мооса). Муассанит также отличается термочувствительностью (при нагревании выше 65°С меняет цвет).
2. Нексус. Камень создают, соединяя углерод с другими компонентами. По прочности практически не уступает алмазу.
3. Фианит. Создан учеными Физического института Академии наук СССР (ФИАН), в честь которого и был назван. Фианиты используются для имитации алмазов, с которыми их легко перепутать из-за сходного показателя преломления (2,15-2,25).

При переводе на иностранные языки фианит нередко называют цирконом или цирконием, что не является верным, так как циркон — минерал с отличающимися физическими показателями, а цирконий — химический элемент.

Имитации бриллиантов

Отдельно стоят кристаллы, имитирующие лишь внешний вид алмаза. Они значительно уступают по прочности и не имеют алмазного блеска (показатель преломления — меньше 1,9).

1. Шпинель (дегуссит) . Натуральная шпинель редка и имеет малиновый цвет. Поэтому для имитации алмазов используют искусственные камни, которым можно придать любой цвет.
2. Хрусталь — является высококачественным стеклом.
3. Стразы Сваровски — небольшие камни с идеально равными гранями и различными оптическими эффектами.
4. Белый сапфир — искусственный бесцветный сапфир с высокими показателями прочности.
5. Рутил — его показатель преломления даже выше, чем у алмаза, однако из-за высокого эффекта двупреломления тыльные грани кристалла затуманены.

КАК ВЫРАСТИТЬ ДОМА ИСКУССТВЕННЫЙ АЛМАЗ

На основе углерода вырастить искусственный бриллиант в домашних условиях не получится, так как это потребует высоких температур и давления.

С куда меньшими затратами можно создать собственный прозрачный кристалл из неорганических солей, например — алюмакалиевых квасцев.

1. В стеклянной банке развести насыщенный раствор квасцев (в 400 мл горячей воды добавлять соль, пока она не перестанет растворяться).
2. Отфильтровать полученный раствор через бумажный фильтр и оставить на сутки. За это время на дне банки образуются бесцветные кристаллы.
3. Слить раствор в чистую стеклянную емкость, еще раз его отфильтровать.
4. Из полученных кристаллов выбрать самый чистый и привязать его на леску. Другой конец лески привязать к карандашу или любому другому предмету, который будет положен на горлышко банки.
5. Леска с кристаллом опускается в раствор до середины уровня.
6. Камень выдерживается в растворе, пока не достигнет желаемого размера (до 2-3 месяцев). Для чистоты камня раствор желательно периодически фильтровать.
7. Когда кристалл достигнет нужного размера, его необходимо достать из раствора, обсушить, обрезать леску и покрыть бесцветным лаком.
8. Домашняя имитация алмаза готова.

Автор текста: Александра ГРИБОВСКАЯ

Специалист по минералогии. Закончила Санкт-Петербургский горный университет. Имею большую коллекцию различных камней и могу рассказать о не обычных свойствах минералов. Пожалуйста оцените статью и поделитесь с друзьями! Пишите комментарии – обязательно отвечу!

Источники:

http://zen.yandex.ru/media/id/5a5786f49e29a229bc39f056/5d56430fe4f39f00b190c06c
http://diams.ru/detect-synthetic-brilliant
http://themineral.ru/imitatsii/iskusstvennye-almazy