Минералы и полезные ископаемые имеют свойство заканчиваться в недрах земли. Но у людей есть потребность в использовании различных минералов, в том числе и алмазов. Поэтому с развитием технологий начинается разработка и переход на искусственную добычу камней. Искусственные алмазы практически ничем не отличаются на сегодняшний день от натуральных минералов. По виду камни сложно отличить даже геммологам, что свидетельствует о высоком уровне сходства.

Искусственный алмаз

Ценные свойства алмаза

Конечно, даже развитие аппаратуры и технологий еще не стало причиной полного перехода от природных камней на синтетические алмазы. Пока компании по выращиванию алмазов в лабораториях руководствуются принципом «два из трех»:

• качество;
• размер;
• рентабельность.

Два из трех критериев выбирается в процессе, но пока предел или идеал не достигнут, ученым есть к чему стремиться.

Большинство людей видят в магазинах алмазы уже в обработанном виде в качестве бриллиантов. Камни оправляются в драгметаллы и выступают в роли дорогостоящих украшений.

По химическому составу бриллиант является углеродом с особым строением кристаллической решетки. Происхождение минералов точно не известно. Существует даже теория космического происхождения алмазов. Наверное, поэтому сложно полностью повторить или воссоздать картину образования камня в лаборатории.

Первые попытки синтезировать камень начались после исследования структуры алмаза - она очень плотная, кристаллическая решетка состоит из атомов, соединенных ковалентными сигма-связами. Разрушить эти соединения легче, чем их сформировать.

Несмотря на то что бриллиант является украшением номер один, камень используется во многих сферах, помимо ювелирного дела. Именно этот фактор и натолкнул ученых на синтез искусственных камней. А еще алмаз имеет уникальные характеристики с точки зрения химии и физики:

• Самая высокая твердость (10 из 10 по шкале Мооса). Даже состав сплава стали не настолько твердый, как алмаз.
• Температура плавления вещества 800-1000 градусов Цельсия с доступом кислорода и до 4000 градусов Цельсия без доступа кислорода, с дальнейшим превращением алмаза в графит.
• Алмаз используется в качестве диэлектрика.
• У минерала самая высокая теплопроводность.
• Камень обладает люминесценцией.
• Минерал не растворяется в кислоте.

Выход на рынок синтетических алмазов может случиться в один момент и стать неожиданностью. Алмазная индустрия претерпит изменения, уменьшатся объемы продаж. Из камня начнут изготавливать полупроводники. Из-за высокой температуры плавления, полупроводники из алмаза можно разогревать до больших показателей, чем кремний. При температурах около 1000 градусов Цельсия кремний в микросхемах начинает плавиться и отключается, а алмаз продолжает работать.

Искусственный алмаз - действительно полезная вещь в науке и производстве. Среди ученых, которые занимаются синтезом алмазов для промышленности распространена такая поговорка: «Если ничего нельзя сделать из алмаза, сделайте из него бриллиант».

Методики создания вещества

Первые попытки получить алмаз искусственный начались еще в конце XVIII века, когда стало известно о составе камня, но технологии не позволяли воссоздать нужную температуру и давление для образования минерала. Только в пятидесятых годах XX века попытки синтеза вещества увенчались успехом. Среди стран, выращивающих алмазы, были США, ЮАР, Россия.

Оборудование для создания искусственных алмазов

Первые синтетические алмазы были далеки от идеала, но сегодня камни практически неотличимы от природных алмазов. Процесс выращивания является трудоемким и материально затратным. Существует несколько вариантов и форм синтеза алмаза:

• Способ получения HPHT-алмазов. Эта методика близка к природным условиям. При ней необходимо соблюдать температуру 1400 градусов Цельсия и давление в 55000 атмосфер. В производстве используются затравочные алмазы, которые кладут на пласт из графита. Размер затравочных камней до 0,5 миллиметров в диаметре. Все компоненты размещают в специальном устройстве, напоминающем автоклав в определенном порядке. Сначала располагается основа с затравкой, потом идет сплав металла, который является катализатором, затем прессованный графит. Под воздействием температур и давления ковалентные пи-связи графита преобразуются в сигма-связи алмаза. Металл в процессе плавится, и графит оседает на затравку. Синтез продолжается от 4 до 10 дней, все зависит от требуемых размеров камня. Весь потенциал методики не раскрыт, и не все ученые доверяли этой технологии, пока не увидели созданные крупные кристаллы ювелирного качества. Огранка у полученных камней одинаковая.
• Синтез CVD-алмазов. Аббревиатура расшифровывается, как «осаждение из пара». Второе название процедуры - пленочный синтез. Технология более старая и проверенная, чем HPHT-производство. Именно она создает промышленные алмазы, которые можно использовать даже для лезвий в микрохирургии. По технологии также нужна подложка, на которую помещается алмазная затравка и все это располагается в специальных камерах. В таких камерах создаются вакуумные условия, после чего пространство заполняется газами водорода и метана. Газы разогреваются с помощью СВЧ-лучей до температуры 3000 градусов Цельсия, и углерод, который был в метане, оседает на основу, которая остается холодной. Синтетический алмаз, созданный по этой технологии, получается более чистым, без примесей азота. Эта методика напугала большинство концернов, добывающих камень в природе, поскольку она способна дать чистый и большой кристалл. Такой камень практически не будет иметь металлических примесей и его сложнее будет отличить от натурального. Алмазы, полученные по этой технологии, можно будет использовать в компьютерах в качестве полупроводника вместо кремниевых пластин. Но для этого необходимо усовершенствовать методику выращивания, поскольку пока размеры получаемых алмазов ограничены. Сегодня параметры пластин доходят до отметки 1 сантиметр, но через 5 лет планируется достижение планки в 10 сантиметров. А стоимость карата такого вещества не будет превышать 5 долларов.
• Способ взрывного синтеза - одна из последних задумок ученых, позволяющих получить искусственный алмаз. Методика дает возможность получить искусственный камень за счет детонации взрывчатых веществ и последующего охлаждения после взрыва. Кристаллы в результате получаются мелкие, но способ приближен к естественному образованию минералов.

А еще недавно возникло направление, позволяющее создавать мемориальные алмазы. Эта тенденция позволяет увековечить память о человеке в камне. Для этого тело после смерти поддается кремации, а из праха изготавливается графит. Далее графит используется в одном из способов синтеза алмазов. Так, камень содержит в себе останки тела человека.

Поскольку все способы дорогостоящие, нередко в ювелирном деле используют не искусственные вещества, а подделки или другие разновидности камня. Стекляшка среди алмазов - самая дешевая и устаревшая практика. На сегодняшний день она неудачная, поскольку распознать подлинник от подделки можно легко - достаточно царапнуть камень или посмотреть на игру света. Чаще всего в качестве бриллиантов продают фианиты.

Перспектива развития синтеза алмаза

Будущее синтетического алмаза начинается именно сегодня. Искусственный минерал стал символом времени, и вскоре у людей появится доступ к недорогим и красивым изделиям. Но пока технологии находятся на стадии развития и совершенствования. Например, лаборатория в Москве способна выращивать по вышеперечисленным технологиям до 1 килограмма алмазов в год. Конечно, этого мало для обеспечения потребностей промышленности. Дальнейшие обработки добываемых камней также требуют времени и оборудования.

Поэтому пока добыча алмазов ведется традиционными способами, и никто не отказывается от разработки новых месторождений, открытия кимберлитовых трубок. Как только появилось производство искусственных алмазов, компания De Beers - практически монополия на рынке алмазов - начала переживать о своем бизнесе. Годовой оборот концерна составляет до 7 миллиардов долларов в год. Но пока синтетические камни не являются конкурентами натуральным алмазам, а их доля на рынке достигает всего 10%.

А еще, вместе с синтезом, развивалась и геммология, которая позволяет рассказать о происхождении камня. Синтетические алмазы можно легко отличить от натуральных. В качестве признаков выделяют:

• включения металлов в камнях из лаборатории;
• секторы роста, которые определяются в цветных алмазах;
• разный характер люминесценции алмазов.

Технологии и знания ученых совершенствуются с каждым днем. Процесс запущен, над ним работают специалисты. В скором времени мир увидит результаты и, возможно, даже откажется от традиционной добычи алмазов из недр земли.

Искусственный бриллиант в прямом смысле - это ограненный соответствующим образом искусственный алмаз. Считается, что характеристики искусственных бриллиантов не уступают настоящим.

В переносном смысле искусственные бриллианты - это различные заменители драгоценного камня менее ценным, похожим на бриллиант по цвету, переливам, блеску. К таким заменителям природного бриллианта относятся синтетические фианит, муассанит, кристаллы Сваровски и тому подобные вещества. Они используются в ювелирных целях, но не обладают свойствами истинного алмаза.

В некоторых случаях в роли имитации бриллианта выступают натуральные кристаллы, например, камень берилл желтого цвета (если нужно имитировать желтые бриллианты), бесцветный сапфир или другие природные драгоценные камни. Они стоят меньше бриллианта.

Использование имитаций или искусственно выращенных бриллиантов в украшении не считается подделкой, если продавец пишет эту информацию на ценнике.

При этом цена не всегда должна быть ниже - стоимость бриллиантов, созданных человеком, сопоставима с настоящим алмазом.

Краткая история

Первые сообщения о получении искусственно выращенных бриллиантов начали поступать в мировое ученое сообщество уже в конце XIX века, однако в большинстве своем они были ложными.

Полученные кристаллы, в отличие от натуральных, отличались иным химическим составом, не состояли из углерода и не обладали свойствами алмаза, к которым в первую очередь относятся:

• максимальная среди всех известных веществ твердость - 10 по Моосу;
• высокая теплопроводность;
• высокая дисперсия света;
• низкое термическое расширение;
• химическая инертность;
• низкий коэффициент трения;
• высокое электрическое сопротивление.

Упрощенно говоря, алмаз - самый твердый в мире диэлектрик (вещество, не пропускающее ток), который очень быстро нагревается, но практически не расширяется от нагрева.

Природный алмаз - инертное вещество, не вступающее в реакцию со щелочами и кислотами в обычных условиях.

При высокой температуре алмаз вспыхивает и горит, превращаясь в графитовую сажу.

По иронии природы алмаз состоит из углерода - того же вещества, что и графит, твердость которого равна 1 по Моосу. Свойства алмаза обусловлены иной атомарной структурой.

Впервые настоящие алмазы научились получать в Швеции в 1953 году. Изобретенные тогда технологии алмазного синтеза базировались на воспроизведении природных условий образования этого минерала. Понадобилось воссоздать высокое давление и температуру - 60 тысяч атмосфер и 1,5 тысячи градусов по Цельсию, чтобы получить идеальную структуру алмаза.

Технологии производства

На данный момент истинные искусственные алмазы, огранка которых превращает их в бриллианты, выращивают двумя основными методами. Они называются HPHT и CVD-методы соответственно.

Первое название - английская аббревиатура, в переводе значит «высокое давление, высокая температура». Этот способ можно применять для получения кристаллов правильной кубической или додекаэдрической формы.

Суть метода: заготовку из графита и специальным образом подобранного легкоплавкого металла помещают в конструкцию из нескольких многотонных прессов, сдавливающих ее со всех сторон и одновременно нагревающих. Металл плавится, в нем растворяется графит, излишки металла удаляются, и при дальнейшем сжатии образуется алмаз.

Недостаток способа в том, что на одной и той же установке можно получать только одинаковые по величине и форме кристаллы.

Метод обработки высокой температурой и давлением используется для промышленной штамповки алмазов.

CVD в переводе расшифровывается как «химическое осаждение из газовой фазы». Смысл явления - в выращивании алмазной пленки на водородно-углеродной заготовке. Здесь требуются значительно меньшие давление и температура.

Методом химического осаждения можно получить как бесцветный алмаз, так и другие цвета, добавляя в газовую камеру включения некоторых металлов.

После окончания процесса результат нуждается в шлифовке и огранке, зато таким способом можно получить даже искусственный черный бриллиант.

Существует ряд более экзотических способов получения синтетических алмазов, например, синтез методом детонации взрывчатки, содержащей углерод, и обработка ультразвуком - ультразвуковая кавитация.

Однако такими способами можно изготовить только нано- и микрокристаллы, не достигающие даже одного карата. Они используются в промышленности, например, для изготовления режущего инструмента с алмазным напылением.

Только 2–3 % всех алмазов, полученных на фабрике или в лаборатории, гранятся как бриллианты и идут на украшения. Основную массу синтетических кристаллов забирает промышленность.

Тем не менее возникла ювелирная мода на драгоценности именно с рукотворными бриллиантами. Она получила распространение в основном среди последователей Гринписа.

Цвета искусственных кристаллов

Бриллианты, полученные с помощью CVD или HPHT-метода, чаще всего либо бесцветные, либо имеют голубой или желтый оттенок.

Такие цвета получаются путем введения в реакцию бора (голубой) или азота (желтый оттенок). Вырастить абсолютно бесцветный бриллиант высокой чистоты сложно из-за большого количества азота в атмосфере. Рекорд был поставлен в 2015 году, и вес полученного кристалла составил чуть более 10 карат.

Искусственный бриллиант называется выращенным, а не синтетическим, потому что по химическому составу, свойствам и характеристикам он полностью идентичен природным. Методы синтеза подразумевают иную структуру получаемых образцов.

Рынок выращенных бриллиантов функционирует легально.

Постепенно вводится правило - на изделиях с заменителями природного камня, выращенными в искусственных условиях, ставится соответствующая отметка методом лазерной гравировки, которая содержит в себе название фирмы-изготовителя и серийный номер бриллианта. Эту практику уже ввела компания-производитель Gemesis из США.

Отличить искусственный бриллиант от натурального можно при помощи специальных тестеров, просвечивающих камень в ультрафиолетовых, инфракрасных или рентгеновских лучах.

В их спектре обнаруживаются незначительное количество примесей азота или металлов, нехарактерных для творений природы.

Астрологическое значение

Поскольку искусственные бриллианты полностью идентичны природным, их могут носить те же знаки зодиака, которым соответствует природный алмаз. Это камни Огня, и «любят» они в основном людей своей стихии - Стрельцов, Львов и Овнов. Среди них бриллиант, в том числе и искусственный, особенно выделяет Овна.

Противопоказано ношение бриллиантовых украшений антиподам Огня - знакам стихии Воды, особенно Рыбам.

Знак зодиака	Совместимость
Овен	+++
Телец	+
Близнецы	+
Рак	+
Лев	+
Дева	+
Весы	+++
Скорпион	+
Стрелец	+
Козерог	+
Водолей	+
Рыбы	+

(«+++» - подходит идеально, «+» - можно носить, «-» - категорически противопоказан)

Заменители бриллианта

В ювелирном деле у «короля драгоценностей» есть несколько подобий природного и синтетического происхождения.

Они применяются легально, и в таком случае соответствующая информация указывается на ценнике, а цена пропорционально снижается. К сожалению, из-за высокой стоимости алмазов и бриллиантов его подобия используются для изготовления фальшивок.

Основные аналоги бриллианта:

• геркмайер - кристалл кварца, от природы похожий на ограненный алмаз, добывается в США;

• рутил природный и синтезированный;

Рутил природного происхождения

• бесцветный сапфир;

• корундолит (разновидность шпинели);

Корундолит, разновидность шпинели

• титанат стронция;

• аллюмоиттриевый гранат;

• горный хрусталь;

• циркон;

• фианит;

• муассанит;

• стразы Сваровски.

Самые дешевые подделки - из стекла, но они встречаются все реже и реже, так как легко опознаются даже ювелиром-любителем.

Самые распространенные

Наибольшую популярность на рынке минералов, точнее всего имитирующих бриллиант, получили фианит и муассанит.

Фианит - стопроцентно синтезированное вещество, в природе не встречающееся.

Это диоксид циркония, редкого металла. Цирконий добывается из камней цирконов, которые называют «младшими братьями алмазов».

Фианит - прозрачный кристалл с показателями дисперсии и преломления света, близкими к показателям бриллианта. Имеет алмазный блеск. Название распространено в России, оно происходит от названия института (ФИАН), где впервые синтезировали это вещество. За рубежом его называют цирконитом. Поэтому часто возникает путаница - продукт химического синтеза фианит путают с металлом цирконием и природным камнем - цирконом, тоже внешне похожим на желтоватый алмаз.

Ювелиры отличают фианит от бриллианта по массе - у цирконита она больше, а также по показателям теплопроводности - она значительно меньше, чем у алмаза. Твердость его ниже алмазной, верхний предел - 8,5 по Моосу.

Муассанит - природный минерал, названный в честь своего первооткрывателя Анри Муассана.

С химической точки зрения это карбид кремния, он же - карборунд. Несмотря на то, что открыт он был как природное вещество, в природе он встречается так же редко, как и алмаз. Но его легко синтезировать.

Серебряные серьги с муассанитом

Синтезированный муассанит часто используется как альтернатива бриллианту или фианиту. Твердость - до 9,25 по Моосу. После огранки он блестит сильнее, чем каждый из этих кристаллов. Его показатели преломления выше, чем у алмаза, но он может иметь двойное лучепреломление (разделение луча, проходящего сквозь кристалл, надвое), чего никогда не бывает у бриллианта.

Его можно отличить от ограненного алмаза по двулучепреломлению, зеленовато-серому блеску черты и более высокой, чем у алмаза, электропроводности. Также он выявляется ультрафиолетовым облучением, при котором муассанит светится оранжево-красным цветом.

Третий широко распространенный аналог бриллианта - это высококачественные стразы, которые получают из свинцового стекла либо акрилового полимера, реже - горного хрусталя.

Наиболее качественные стразы изготавливаются компаниями Swarovski в Австрии и Preciosa в Чехии.

В конце мая 2018 года в ювелирном мире произошло весьма важное событие: De Beers, одна из ведущих и самых известных алмазодобывающих и обрабатывающих компаний в мире, объявила о запуске бренда синтетических бриллиантов Lightbox для молодой аудитории. выяснила, кому это выгодно и почему «фальшивые» камни могут потеснить натуральные.

Эталон твердости

Алмаз, или, говоря научным языком, кубическая аллотропная форма углерода, - материал во всех отношениях уникальный. Самый твердый по минералогической шкале твердости Мооса (то есть с его помощью можно гранить все другие камни, включая предыдущий по шкале, корунд - сапфир и рубин). Также он широкозонный полупроводник и обладает очень низким коэффициентом трения по металлу (что позволяет использовать его в металлообработке - и в огранке, и в бурении), а также самым высоким (в сравнении с другими известными ученым материалами) модулем упругости и самым низким коэффициентом сжатия.

Однако изначально алмаз (в ограненном виде он называется бриллиантом) ценился за свои, так сказать, визуальные качества - блеск и игру (на физическом языке - высокий показатель преломления и дисперсию). В древности этот камень был очень редким, что связано с особенностями его добычи, и ценился выше всех других драгоценных камней. Со временем совершенствовались приемы и техника огранки бриллиантов, что позволяло усиливать их блеск, а также и способы добычи алмазов.

Но и обнаружение новых месторождений в XIX веке (крупнейшее - в районе реки Оранжевой на территории нынешней ЮАР), и новые технологии в горном деле не уменьшили дефицита натуральных алмазов, поскольку помимо своего ювелирного назначения они в новейшее время стали очень востребованными в науке и технике - благодаря их уникальным физическим качествам. Уже к середине XX века потребность в синтетических кристаллах с идентичными натуральному кубическому аллотропному углероду характеристиками стала очевидной.

Искусство против природы

Разрабатывать искусственные драгоценные камни начали одновременно в нескольких странах. Первыми в 1953 году синтетический алмаз получили шведы. Поскольку в середине прошлого века в центре внимания ведущих мировых держав были космическая гонка и гонка вооружений, то и СССР занимался синтетическими алмазами, нужными, помимо прочего, в ракетостроении. В Союзе в Физическом институте СССР - ФИАНе - создали так называемый фианит (кубический цирконий), а потом и технические алмазы. Они уступали лучшим природным алмазам, но по многим характеристикам устраивали тех, для кого создавались, использовались для микросхем, рентгеноаппаратуры, телескопов.

Сейчас о кубическом цирконии знают даже юные девушки: это популярная вставка в недорогих серебряных украшениях разных марок вроде Pandora и Thomas Sabo. Искусственные же бриллианты ювелирного качества в широкую продажу до сравнительно недавнего времени не поступали - чтобы их определяющие характеристики (чистота, от которой зависит потом преломление света, и цвет) соответствовали уровню, требуемому в ювелирном деле, нужны высокие технологии производства и оборудование, которое, грубо говоря, способно в лабораторных условиях сымитировать природную среду, в которой углерод-графит превращается в алмаз, и ускорить этот процесс, естественный ход которого занимает тысячелетия, до нескольких дней.

Ученые разработали две основные технологии синтеза искусственных алмазов, не уступающих по своим физическим и химическим характеристикам природным камням. Это HPHT (High Pressure, High Temperature, в переводе «высокое давление, высокая температура») и CVD (Chemical Vapor Deposition - «химическое осаждение из газовой фазы»). В первом случае используется пресс, электрический ток и нагревание до 1500 градусов Цельсия, во втором кристалл формируется из горячей реакционной газовой смеси путем конденсирования ее на особую подложку, или, как говорят специалисты, на контролируемую поверхность.

Казалось бы, все просто, но на самом деле изготовление камней большого размера, бесцветных и высокой чистоты - не такое уж простое дело. Технология CVD, которая, кстати, используется для нанесения устойчивого к царапинам покрытия на металлические поверхности, при попытке вырастить синтетические кристаллы дает не самый лучший результат: специалисты отмечают, что камни, выращенные, так сказать, из газа, не блещут во всех смыслах - у них есть заметный темный оттенок, который существенно понижает их ювелирные достоинства. Есть свои проблемы и у HPHT-технологии, и с производством очень крупных камней ювелирного качества, но ученые на то и ученые, чтобы решать проблемы.

Лучше больше и дешевле

Новый бренд Lightbox, созданный De Beers, далеко не первый в этом бизнесе. Синтетические алмазы уже несколько лет делают многие американские марки. Некоторые их них весьма примечательны. Например, один из инвесторов крупного калифорнийского производителя Diamond Foundry - голливудская звезда , а в Helzberg’s Diamond Shops Inc. вложился миллиардер . Есть компании, которые рекламируют себя как борцов за этику в ювелирном деле: скажем, American Grown Diamonds рассказывает, как вредны для экологии алмазные копи и как аморально угнетать на этих копях малооплачиваемых работников - не мучайте, мол, природу, покупайте синтетическое.

Марки LifeGem и Heart In Diamond и вовсе воплотили в жизнь сатирический роман Ивлина Во «Незабвенная» и делают бриллианты из биоматериала: прядей волос влюбленных, молочных зубов детишек и, если нужно, из праха дорогих покойников. У дебирсовского Lightbox маркетинговая стратегия не такая макабрическая: он просто рассчитывает на миллениалов, практичную молодежь нового поколения, которая не видит смысла переплачивать за физически идентичные камни только потому, что натуральный найден в природе.

А разница существенная: в Lightbox заявляют, что каратный камень традиционной для помолвочных колец круглой огранки будет стоить 800 долларов, что в десять раз ниже цены природного камня тех же характеристик цвета и чистоты. По большому счету, это демпинг: как отмечает , сейчас средняя стоимость карата синтетического камня других производителей составляет около 4 тысяч долларов, то есть не в десять раз, а только вдвое ниже цены природного чистого камня. , CEO De Beers, политику бренда объясняет просто: «Лабораторные бриллианты не представляют из себя ничего особенного. Они не натуральные, они не уникальные. Вы можете выпускать их постоянно, один за другим, и они все будут одинаковыми».

Кому выгодно

В позиции экономных миллениалов и откровенности Кливера есть свой резон. Не секрет, что большинство даже природных камней в ювелирных украшениях теряет в своей цене треть или около того сразу после покупки и не может рассматриваться как серьезная инвестиция. Речь, разумеется, об ординарных небольших камнях, которые покупает большинство потребителей во всем мире, а не об уникальных по своим характеристикам громадных абсолютно чистых бриллиантах или цветных бриллиантах редких оттенков (голубых, желтых, розовых).

Эти камни останутся инвестиционным капиталом и объектом желания всех, кто может себе позволить драгоценности класса люкс, или haute joaillerie. Их цена будет только расти, потому что природные камни, в отличие от лабораторно синтезированных, - ресурс невозобновляемый, и рано или поздно природные месторождения исчерпаются, хотя тот же De Beers и другие алмазодобытчики планомерно снижают объемы добычи природных камней: с 145 миллионов каратов в 2015-м до 142 миллионов в 2017 году. Объем производства синтетики, напротив, быстро растет: в 2014 году он составлял около 360 тысяч каратов, а в 2017-м - уже около 4,2 миллиона каратов.

Причины этому различны: медиа нередко транслируют широкой публике прекраснодушные заявления о необходимости беречь природу, этичности производства (о неэтичном производстве снят нашумевший фильм «Кровавый алмаз» с уже упомянутым Ди Каприо) и бережном отношении к природе. В реальности есть куда менее сентиментально-пафосная причина: снижение спроса во всем мире на дорогие природные камни из-за экономического кризиса и пересмотра молодежью системы ценностей и отношения к роскоши. Именно с ней De Beers, похоже, и намерен бороться, продавая миллениалам синтетические бриллианты.

Доброго времени суток, дорогие друзья! Что общего между алмазом и графитовым стержнем простого карандаша? Все верно, оба они состоят из атомов углерода. Однако, графит мягкий, а алмаз несокрушим, как настоящий «адамант» (10 баллов по шкале Мооса). Как это может быть? И каким образом на свет рождаются искусственные алмазы?

Действительно, оба минерала состоят из одинаковых атомов , но их структура совершенно разная. У алмаза каждый атом углерода находится в центре треугольной пирамиды – тетраэдра. Такая кристаллическая решетка очень плотная, связи в ней сильные.

Структура графита подобна стопке монет: листы его кристаллической решетки, состоящие из шестиугольников атомов углерода, лежат слоями. Связь между слоями слабая, они легко сдвигаются. Поэтому твердость графита минимальна (1 балл по шкале Мооса).

Существует ли способ превратить невзрачный графит в сверкающий адамант? Удивительно, но такая технология существует.

Когда копия не хуже оригинала: искусственные алмазы

Синтетический алмаз – это копия, созданная нами «по образу и подобию» оригинала – природного камня. У нее точно такая же структура, свойства и другие параметры.

Однако, синтетическая копия нисколько не уступает оригиналу. Судите сами: синтетические, а вернее сказать, синтезированные алмазы превосходят натуральные по твердости и чистоте, лучше поддаются огранке.

Искусственные камни радуют полным отсутствием дефектов своих настоящих «собратьев» (микротрещины, вкрапления, помутнения). При этом они значительно дешевле драгоценных алмазов.

Впервые успешное создание адаманта было осуществленов 1950 г. учеными компании ASEA (Швеция).

В 1956 г. американская фирма «General Electric» получила наипервейший алмаз, положивший начало потоковому фирменному производству искусственных камней. Это событие повергло рынок драгоценных камней в состояние шока.

За пару лет до этого, без особой шумихи, была запатентована другая технология выращивания алмазных кристаллов. Сначала их ювелирное качество вызывало сомнения, но в конце 80-х годов, с развитием новым технологий, процесс роста был усовершенствован и обрел новую жизнь.

Стало возможным, меняя режим синтеза, выращивать камни самых разных цветов: красные, голубые, желтые, коричневые. Такая фантазийная окраска в природе встречается очень редко: всего несколько десятков на миллион белых камней.

Исторический факт: император Павел I заплатил за красный бриллиант небольшого размера 100 тысяч рублей. В то время корову можно было купить за 5 рублей.

На мировом рынке первые синтезированные камни появились в 1993 г. С этого времени они широко используются в ювелирном деле, науке, технике и медицине.

Выпускаются синтетические кристаллы нескольких категорий:

• обычной прочности
• повышенной прочности
• высокой прочности
• монокристалли­ческие.

За год мировая добыча природных алмазов составляет 26 тонн. За тот же период (по данным Diamond Trading Company) только в производство драгоценных камней и украшений поступает до 200 тонн их синтетических алмазов!

Где используют синтетические алмазы

Искусственные адаманты используют в ювелирном деле. Потребители относятся к выращенным алмазам позитивно, в особенности современная молодежь. Поколению HiTec нравится этот высокотехнологичный продукт, идентичный по свойствам природному камню. При этом цена такого бриллианта вдвое ниже.

Ювелирные камни синтетического производства – по-настоящему прибыльный бизнес. Но вряд ли синтетика заменит природные адаманты в ювелирной отрасли. Сегодня не так много компаний, которые производят бесцветные монокристаллы. Да и скорости роста таких кристаллов довольно малы – около 1-2 мг/час. Таким образом, на выращивание кристалла в 1 карат (200 мг) уйдет около 5 суток.

Главное предназначение синтетических кристаллов связано с промышленным использованием. По словам Александра Колядина, технического директора российского алмазного холдинга: «Если из алмаза уже ничего больше нельзя изготовить, сделай бриллиант».

Действительно, высококачественные синтетические камни чрезвычайно востребованы в промышленности.

• Их безупречные кристаллы используются в специальной оптике, микроэлектронике, изготовлении синхротронов.
• Синтетические алмазы применяются для производства сверхмощных лазеров для медицины и оборонной промышленности.
• Выращенные кристаллы идеально подходят для компьютерных технологий, так как выдерживают более высокие температуры, чем кремниевые чипы. Это увеличивает долговечность и надежность электроники.
• Синтетические алмазы широко используются в виде алмазного порошка в машиностроении, металлургии, оборонном комплексе.
• Алмазные пасты из синтетических кристаллов применяются при изготовлении особо точных деталей, к чистоте поверхности которых предъявляются особые требования.
• Почти все высококачественные шлифовальные и режущие инструменты созданы с применением синтезированных алмазных кристаллов.
• Медицинские инструменты – еще одна важная сфера применения. Например, алмазный скальпель превосходит металлический по прочности. Его лезвие идеально ровное. Это особенно важно в офтальмологии, где необходимо свести к минимуму травмирование глаза при операции. Швы после такого скальпеля заживают очень быстро.
• Алмазные хрусталики имеют наиболее высокий коэффициент преломления и биосовместимость, поэтому они становятся все более популярными.

Неудивительно, что производство алмазов для промышленных целей идет вперед семимильными шагами. Сегодня оно превышает 5 миллионов карат. Лидируют в выращивании промышленных кристаллов Китай, США, Япония, Россия, Ирландия, ЮАР.

Как делают алмазы

В природных условиях алмазы образуются в земной мантии, при температуре 1300°С, под давлением 50000 атмосфер. Когда подземный вулкан делает мощный «выдох», раскаленные газообразные вещества мантии прорываются наружу, вынося на поверхность драгоценные камни. Так образуется легендарная кимберлитовая трубка Южной Африки – длинный колодец, уходящий на глубину до 150 км.

Как полагают геологи, эра формирования крупных алмазов завершилась. Земная мантия больше не является источником драгоценных кристаллов.

Возможно, в эпоху своей геологической молодости наша планета была более горячей, чем сегодня.

Если «материнской утробой» природных алмазов является мантия Земли, то их синтетические «сводные братья» вправе считать таковой лабораторию. Сегодня существует две основные промышленные технологии потокового производства синтетических адамантов: HPHT и CDV.

1. Первая основана на синтезе кристаллов из расплавленного углерода при самом высоком давлении и участии металлов-катализаторов. Это термобарический способ: high-pressure high-temperature (HPHT).
2. При использовании второй технологии адамант осаждают в виде пленочки из углерода в виде газа, а значит из плазмы, для создания которой необходима электрическая дуга. Это метод химического осаждения из газовой фазы: chemical vapor deposition (CDV).

Выращивание алмазов – дело кропотливое. Так, при HPHT-технологии в особые тубусы помещают порошок графита, сплавы металлов-катализаторов (железо, кобальт, никель), затравки-зародыши (алмазные кристаллы небольших размеров). В течение 12-13 суток с помощью гидравлического пресса поддерживается давление 50−70 тыс. атмосфер. При температуре 1500°С жидкий металл растворяет графитный порошок. Полученная масса устремляется к «зародышам», инициируя рост искусственных кристаллов.

При CVD-методе выращивания лабораторных кристаллов специальная пластина «засевается» алмазными «зародышами». Затем пластину помещают в специальную камеру. В условиях высокого вакуума, при температуре 3100°С молекулы углерода осаждаются из углеводородного газа (метана), формируя на пластине алмазы. Эта технология более энергоемкая и требует газообразного углеродного сырья. Но это с лихвой окупается скоростью производства.

Как отличить выращенные камни от природных?

На самом деле, задача непростая. Не каждый ювелир сможет отличить синтетический алмаз от естественного. Однако у потребителя все же есть шансы избежать покупки синтетического украшения по цене природного.

Разумеется, исследования подобного рода требуют специального оборудования, которым располагают лишь самые известные геммологические лаборатории. Их экспертное заключение (сертификат) может дать 100%-ную гарантию природного происхождения продаваемого бриллианта.

По мнению специалистов компании «De Beers», мирового алмазного монополиста, достоверному распознаванию подлежат абсолютно все синтетические алмазы и бриллианты.

Приборы для идентификации

Компания «De Beers» первой разработала специальные приборы для идентификации кристаллов: «DiamondSure» и «DiamondView».

Прибор «DiamondSure» позволяет проводить проверку камней методом абсорбционного анализа, выявляя изменения поглощения света за счет микроэлементных включений.

В ходе такого анализа 98% природных кристаллов проходят проверку. Остальные 2% природных алмазов, все синтетические бриллианты и камни-имитаторы направляются на дальнейшее тестирование на приборе «DiamondView».

Работа этого прибора основана на методе флюоресценции. Он сочетает в себе источник ультрафиолетового излучения и электронный микроскоп.

Генерируя флюоресценцию исследуемых камней, прибор позволяет увидеть очертания секторов роста в синтетических бриллиантах. При этом, возможна диагностика бриллиантов как ординарных, так и фантазийных цветов.

Не отстает от «De Beers» и Геммологический институт Америки (GIA). Он создал прибор «DiamondCheck», принцип работы которого основан на инфракрасной спектроскопии. Прибор позволяет дилерам алмазных бирж проводить экспресс-проверку камней: время тестирования составляет всего 10 секунд.

Приборами «DiamondCheck» оснащены Клуб алмазных дилеров (Нью-Йорк), самые крупные алмазные биржи Южной Африки, Израиля, Гонконга, Дубая, Шанхая, Токио, а также Индийская алмазная биржа.

Алмазная лаборатория «HRD Antwerp» в Антверпене тоже внесла свою лепту в распознавание природных и выращенных алмазов. Ее последняя новинка — прибор «M-Screen», позволяющий обнаруживать синтетические камни в несколько раз быстрее, чем DiamondCheck от GIA.

Дорогие друзья! Заканчивая разговор об алмазах, уместно вспомнить известную строчку песни Мэрилин Монро о «лучших друзьях девушки» – бриллиантах.

Команда ЛюбиКамни

Искусственный бриллиант является заменителем настоящего алмаза, который не всем по карману. В настоящее время благодаря высокотехнологичному оборудованию можно получить синтетический камень, который по внешним характеристикам почти идентичен натуральному. Только истинные ценители ювелирных изделий способны отличить оригинал от искусной подделки.

На сегодняшний день выделяют несколько видов искусственно выращенных бриллиантов - это так называемый синтетический минерал и заменитель алмазов. Долгое время ученые трудились над созданием оригинальной технологии по выращиванию таких камней. И только в 1892 году химик Анри Муассан создал принципиально новый подход.

Метод сводился к использованию очень высоких температур, которым подвергался углерод. В результате этого процесса появился на свет первый искусственно выращенный бриллиант. В настоящее время применяют несколько способов получения аналога. Первый основан на высоком давлении и температуре, а второй - на применении газовой среды.

Выращивание бриллианта

Искусственные бриллианты выращивают в специальной камере. Так называемый алмазный зародыш помещают под пресс, поддерживается необходимая температура. При благоприятных условиях через 7 дней можно получить готовый бриллиант. Процесс протекает под очень высоким давлением, в результате чего можно получить качественный аналог.

Если производителя не устраивают характеристики продукта на выходе, то камень подвергают повторной обработке.

Второй способ основан на применении специальной газовой среды. Алмазное семечко помещается в камеру с более низкими показателями давления. Выпаренный углерод и водород накладываются на частицу бриллианта послойно. Химическая среда позволяет вырастить искусственные бриллианты всего за 2 дня.

Выращивание в условиях камеры позволяет получить качественные аналоги, которые по свойствам, плотности, весу и прочим характеристикам идентичны натуральным.

Некоторое время тому назад бриллианты чаще всего заменяли фианитом, чуть позже муассанитом. Хрусталь и циркон применяли для изготовления колец, так как они смотрелись более органично и придавали изделию роскошь и дополняли даже самый утонченный стиль.

Дополнительные характеристики искусственных бриллиантов

Одним из известных заменителей драгоценных камней является Нексус. Он представляет собой химическое сращивание углерода с другими соединениями. Такие аналоги хороши тем, что имеют высокие показатели прочности.

Производители дают на них почти пожизненную гарантию.

Фианит - один из самых популярных искусственно выращенных аналогов бриллианта. Производится из оксида циркония. Несмотря на прекрасные внешние характеристики, фианит является не таким прочным, поэтому его цена считается одной из самых низких среди других искусственных бриллиантов.

Муассанит - еще один аналог, который изготавливают из карбида кремния. Он превосходит практически все искусственные камни по своей красоте. Муассанит переливается на солнце и имеет неповторимый блеск, чем заслужил особенную популярность. Конечно, в отличие от других искусственных бриллиантов, он дороже, так как обладает высокими показателями прочности. Безупречный внешний вид не позволит обычному человеку отличить его от настоящего драгоценного камня.

Большинство искусственных заменителей драгоценных камней имеют цену ничуть не ниже, чем натуральные аналоги. Особенно это касается белых, прозрачных моделей, которые практически невозможно отличить от настоящего камня. Следует помнить, что натуральные камни не обладают такой безупречностью, как искусственно выращенные в условиях высокого давления и температуры. Они имеют различного рода включения, в то время как их аналоги чисты на 100 %.

Изделия с искусственными алмазами стоят намного дороже, чем просто заменители. Однако и в данном случае можно значительно сэкономить по сравнению с украшениями, которые содержат натуральный камень.

Если приобрести фианит, то нужно быть готовым к тому, что со временем он поцарапается, а его внешний вид будет оставлять желать лучшего.

Свойство данного камня впитывать масла также негативным образом сказывается на его характеристиках. Поэтому уход за украшениями очень важен для поддержания их внешнего вида.

Муассанит очень сложно отличить от настоящего природного самоцвета, однако он так сильно бликует, что это выдает его искусственность. Настоящий камень не имеет таких свойств. Конечно же, при выборе выращенного в лабораторных условиях камня следует отдавать предпочтение прозрачным изделиям. Однако, если есть желание сэкономить, то лучше приобрести цветной аналог.

На сегодняшний день выбор искусственных камней так велик, что позволяет найти достойную и бюджетную замену бриллианту. Конечно, чем дешевле будет покупка, тем ниже качество подделки.