Синтез кристаллов изумруда, пригодных по размерам для огранки, впервые осуществил в 30-х годах нашего столетия доктор Г. Эспиг с коллегами. Они работали в исследовательских лабораториях гигантского немецкого химического концерна "И.Г. Фарбениндустри".
Процесс, описанный доктором Эспигом, был в основных чертах похож на процесс, использованный в ранних экспериментах Отфеля и Перре в 1888 г. По способу Эспига окислы бериллия и алюминия растворяют в кислом молибдате лития в большом платиновом тигле. На поверхности расплава плавают
Рис. 7.6. Схема, иллюстрирующая процесс И.Г. Фарбена — выращивание синтетических изумрудов из расплавленного флюса. |
куски кварцевого стекла, ниже которых расположена платиновая сетка с помещенными на нее небольшими затравочными кристаллами синтетического изумруда. Они служат зародышами, на которых в зоне взаимодействия окислов бериллия и алюминия с окисью кремния происходит кристаллизация монокристалла изумруда. В расплаве должны также присутствовать соединения хрома, чтобы придать камням желаемый изумрудно-зеленый цвет.
Оптимальная температура синтеза составляет 800°С, причем такая температура тигля должна поддерживаться в течение нескольких месяцев, чтобы можно было получить кристаллы, пригодные по размерам для огранки. Через определенные интервалы расплав должен подпитываться окислами бериллия и алюминия. Это достигается с помощью платиновой трубки, соединенной с тиглем и доходящей почти до его дна (рис. 7.6).
"Игмеральды" — так назывались эти камни — производились уже в достаточном количестве, однако до рынка они так и не дошли: в связи с войной их производство было прекращено.
После войны наиболее значительным производителем синтетических изумрудов стал Кэрролл Чэтем — химик из Сан-Франциско. Его метод хранится в секрете, но, несомненно, он является усовершенствованным методом, который использовала фирма "И.Г. Фарбениндустри" и экономичность которого оставляла желать лучшего. Внутренние особенности, внешний вид, физические свойства "игмеральда" и изумруда Чэтема очень близки, что можно объяснить только большим сходством методов их синтеза.
В настоящее время в промышленных масштабах производится синтетический изумруд трех типов, которые будут описаны ниже.
Кристаллы изумруда, синтезируемые К. Чэтемом, обычно короткие и толстые, имеют форму простых призм с базальной плоскостью и очень похожи на природные кристаллы, хотя у них и наблюдается тенденция к параллельному срастанию отдельных кристаллов, нередко приводящая к образованию гексагональных пустот в направлении главной оптической оси. Самый крупный кристалл, полученный Чэтемом, весит 1275 каратов и хранится в музее Гарвардского университета. Как и другие крупные кристаллы, он не имеет ювелирного качества. Ограненные камни весом более 6 каратов редки, однако образцы весом 1—3 карата продаются в настоящее время в больших количествах.
Из синтетических изумрудов, появившихся в продаже, наибольший успех, по-видимому, имеют изумруды Жильсона, изготовляемые фирмой, занимающейся в основном производством керамики.
В процессе роста большие кристаллы изначально развиваются на затравках, представленных свежевыращенными кристалликами изумруда. Технику Жильсона в настоящее время переняли в Женеве (Turgil SA).
Флюсы, используемые в этих процессах, предположительно представлены молибдатом лития с возможными добавками окиси свинца или окиси ванадия.