Laboratórne vytvorené drahokamy


Laboratórne vytvorený drahokam síce nestvorila matka príroda, no jeho chemické, optické a fyzikálne vlastnosti sa od jeho prírodného brata takmer nelíšia. V niektorých prípadoch, najmä pri vytvorenom tyrkyse a opále, sa môžu v umelo vytvorených drahokamoch objavovať iné zlúčeniny.


Laboratórne vytvorené drahokamové kryštály sa začali vyrábať už koncom 19. storočia a dopyt po ich výrobe napočudovanie nepochádzal od klenotníkov. Prvým veľkým úspechom bola výroba laboratórne vytvoreného rubínu, ktorý bolo možné brúsiť do faziet. Laboratórne vytvorené kryštály nájdu využitie v komunikačných a laserových technológiách, mikroelektronike a pri brúsení iných materiálov. Ak máte dostatok času, správne prísady a vhodné prístroje, dokážete vytvoriť laboratórne drahokamy presne „na mieru“ (teda v jednoliatej farbe a kryštálovom tvare), preto umelo vytvorené kamene nie sú také vzácne. Laboratórne vytvorený drahokam bude výrazne lacnejší než prírodný drahokam rovnakej veľkosti, čistoty a farby. Z toho dôvodu a tiež kvôli tomu, že laboratórne a prírodné drahokamy sú ľahko zameniteľné, podlieha predaj laboratórne vytvorených drahokamov prísnym pravidlám.

Za posledných 10 rokov neprišlo na trh také veľké množstvo novo vyrobených materiálov ako v minulosti. Z toho môžeme vyvodiť, že za pár rokov objavíme posledný nový laboratórny drahokamový materiál. To však v žiadnom prípade neobmedzuje produkciu tých existujúcich. Za posledné storočie vynašli vedci mnoho spôsobov, ako laboratórne vytvoriť drahokamy. Väčšina z týchto metód spadá do jednej z dvoch kategórií: tavenie alebo rozpúšťanie.

Pri procese tavenia je chemické zloženie tavenej látky rovnaké ako zloženie výsledného kryštálu. Pri procese rozpúšťania má roztok alebo tavená látka iné chemické zloženie. Jednotlivé prvky sa rozkladajú v roztoku alebo tavenej látke a kryštály sa na začiatku, po znížení teploty roztoku, vytvárajú na kryštálovom jadre.

Medzi hlavné syntetické procesy patria:

  • Fúzia plameňom alebo Verneuilova metóda (tavenie)

    Prvé laboratórne vytvorené drahokamy vhodné na predaj boli vyrobené procesom fúzie plameňom. Tento proces spočíva v tom, že sa jemné práškované suroviny pretavujú v kyslíkovodíkovom plameni. Prášok sa rozpustí a dopadne na otočný podstavec, kde vytvorí syntetický kryštál. Dodnes je tento spôsob najlacnejším a najčastejším vo výrobe materiálov ako napríklad korund či spinel.

  • Naťahovanie kryštálov alebo Czochralskiho metóda (tavenie)

    Tento proces sa vyvinul na začiatku minulého storočia. Látky sa roztavia v taviacej nádobe a kryštály vyrastú z jadra, ktoré sa namočí do roztopeného materiálu. Kryštál sa postupne vyťahuje z roztaveného materiálu keď rastie. Drahokamy vyrobené pomocou tejto metódy sú napríklad alexandrit, korund, granát, či chryzoberyl.

  • Kryštalizácia z bezvodnatého roztoku alebo metóda flux-melt (rozpúšťanie)

    Niektoré laboratórne vytvorené drahokamy ako napríklad smaragd, rubín, zafír, alexandrit a korund môžu byť vytvorené pomocou procesu kryštalizácie z bezvodnatého roztoku. Tavivo pevného skupenstva rozkladá iné materiály, podobne ako voda rozkladá cukor. Ako rozložený chemický roztok postupne chladne, formujú sa z neho syntetické kryštály.

    Laboratórne vytváranie drahokamov touto metódou si vyžaduje trpezlivosť a je pomerne nákladné. Rast kryštálov môže trvať i rok a  zariadenie potrebné na jeho realizáciu je veľmi drahé. Výsledok však, najmä v prípade smaragdov, stojí za tú námahu.

  • Hydrotermálna syntéza alebo kryštalizácia z roztokov s obsahom vody (rozpúšťanie)

    Hydrotermálna syntéza je podobne ako kryštalizácia z bezvodnatého roztoku časovo a finančne náročná. Je to však jediná metóda, ktorou sa dá laboratórne vyrobiť krištáľ. Tento proces prebieha pod vysokým tlakom a pri vysokej teplote. Imitujú sa v ňom podmienky hlboko v zemi, pri ktorých sa tvoria prírodné drahokamy. Látky sa rozpustia vo vodnom roztoku a syntetické kryštály sa potom vytvoria pri jeho chladení.

V posledných rokoch boli vytvorené i experimentálne laboratórne vytvorené drahokamy ako napríklad malachit či syntetický spinel so zmenenou farbou. Keďže sú však tieto drahokamy v prírode dostupnejšie, ich laboratórne vytvorené varianty nie sú veľmi bežné. V nasledujúcom zozname vám prinášame syntetické drahokamy, s ktorými sa v klenotníckom priemysle stretávame najčastejšie:

Laboratórne vytvorený diamant (nie je až taký častý)

Tieto diamanty vyrástli v laboratóriu a s prírodnými diamantmi zdieľajú väčšinu základných charakteristík, tiež sa primárne skladajú z uhlíka.

  • Depozícia plynnej fázy

    (chemical vapor deposition – CVD) – diamanty sú vytvorené vo vákuovej komore. Počas chemickej reakcie sa totiž vylučujú atómy uhlíka, ktoré sa podieľajú na tvorbe diamantu.


    Laboratórne vytvorený diamant

    Niektoré laboratórne vytvorené diamanty, ako sú napríklad tieto, sa vytvárajú depozíciou plynnej fázy (CVD).

  • Syntéza pod vysokým tlakom, vysokou teplotou

    (high pressure, high temperature – HPHT) – diamant vyrastie z taviva, ktoré pri vysokých teplotách rozkladá uhlík, diamanty sa potom vytvárajú na jadrových kryštáloch v časti komory s nižšou teplotou.


    Laboratórne vytvorený farebný diamant

    Niektoré diamanty sa vytvárajú v podmienkach s vysokou teplotou a pod vysokým tlakom. Takto boli vyrobené i tieto laboratórne vytvorené diamanty rôznych farieb.

Laboratórne vytvorený korund (veľmi častý)

Laboratórne vytvorený korund sa dá vyrobiť viacerými spôsobmi, ktoré ovplyvňujú jeho výslednú cenu.


Laboratórne vytvorený korund

Laboratórne vytvorený korund sa dá vyrobiť na mnoho spôsobov vrátane takýchto farebných drahokamov vyrobených pomocou fúzie plameňov. Ide o neupravené materiály.

Laboratorne vytvorený rubín

Koncom 19. storočia sa Augustovi Verneuilovi podarilo vyvinúť prvý laboratórne vytvorený drahokam. Bol ním rubín. V roku 1902 ohlásil začiatok vývoja procesu fúzie plameňov na syntézu tohto nádherného drahokamu.


Laboratórne vytvorený rubín

Laboratórne vytvorený rubín môže byť vytvorený metódou flux-melt (kryštál a vybrúsený kameň naľavo) alebo pomocou Verneuilovej metódy (valček a vybrúsený kameň napravo).

Laboratorne vytvorený zafír

Jedny z prvých laboratórne vytvorených zafírov boli použité pri tvorbe secesných a art deco šperkov. Mnoho laboratórne vytvorených zafírov sa i dnes vyrába pomocou fúzie plameňom, no od 60. rokov sa vyrábajú i pomocou kryštalizácie z bezvodnatého roztoku. Zafíry vyrobené hydrotermálnou syntézou, kryštalizáciou alebo naťahovaním sú pomerne presvedčivými alternatívami prírodných zafírov. Zafíry so zmenenou farbou sa využívajú ako imitácie alexandritu a tieto kamene sú populárne už od začiatku minulého storočia. Zámerne vložené inklúzie vytvárajú pri niektorých rubínoch a zafíroch hviezdičkový vzor.

Laboratórne vytvorený zafír

Laboratórne vytvorené zafíry môžu byť špeciálne vytvorené tak, aby pri výbruse cabochon (oblý výbrus bez faziet) vykazovali vzor hviezdy, ako môžete vidieť na obrázku.

Laboratórne vytvorený smaragd (veľmi častý) a iné beryly (ojedinelé)

Laboratórne vytvorené beryly sú dostupné v rôznych farbách vrátane žltej, červenej, modrej (akvamarínovej) a zelenej (smaragdovej). Koncom 80. rokov minulého storočia a počas 90. rokov sa s ich výrobou vo veľkom začalo v Rusku. To sa odvtedy stalo veľkým dodávateľom hydrotermálne vyrobených drahokamov ako napríklad berylov alebo laboratórne vytvorených korundov a tiež napríklad laboratórne vytvorených diamantov a alexandritov.

Smaragd

Koncom 30. rokov minulého storočia vedci metódou flux-melt vytvorili smaragd vhodný na predaj. Smaragdy vyrobené pomocou hydrotermálnej syntézy sa na trh dostali až v 60. rokoch.


Laboratórne vytvorený smaragd

Tu môžete vidieť laboratórne vytvorené berylové kryštály a vybrúsené drahokamy (smaragdy sú zelenej farby).

Laboratórne vytvorené kremene (veľmi časté)

Odrody kremeňa drahokamovej kvality ako napríklad citrín, ružový kryštál, dymový kryštál a ametyst, sú veľmi populárne. Takéto drahokamy sú však vo veľkom dostupné v prírode, nedostupnosť teda nebola hlavný dôvodom, pre ktorý sa vedci rozhodli skúmať postupy jeho umelej výroby. Hlavnou príčinou bola úloha, ktorú hrá v technológii. Pod tlakom totiž tento drahokam vytvára elektrický prúd a pri zmene prúdu zas dokáže vibrovať. Tieto vlastnosti sa v praxi využívajú pri výrobe hodín a hodiniek, komunikačných technológií, filtrov a oscilátorov.

Laboratórne vytvorený ametyst

Laboratórne vyrobený ametyst a iné syntetické odrody kremeňa sa do klenotníctiev dostali vďaka svojmu využitiu v priemysle. Prvý hydrotermálne vyrobený kremeň bol po prvý raz laboratórne vytvorený v 90. rokoch 19. storočia. Obchodovať sa s ním ale poriadne začalo až počas druhej svetovej vojny.


Laboratórne vytvorený ametyst

Prírodný ametyst a prírodné kryštály krištáľu (naľavo) a laboratórne vytvorený ametyst a laboratórne vytvorené kryštály krištáľu (napravo).

Laboratórne vytvorený spinel (veľmi častý)

Začiatkom 20. storočia sa pri pokusoch o laboratórne vytvorenie modrého zafíru podarilo omylom vytvoriť modrý spinel. Odvtedy sa laboratórne vytvorený spinel bežne používa ako náhrada za mnohé prírodné drahokamy. V 90. rokoch predstavili Rusi vykryštalizovaný laboratórne vytvorený spinel dostupný v širokom spektre farieb vrátane červenej, ktorá je pri výrobe fúziou plameňov pomerne ojedinelá.

Laboratórne vytvorený spinel

Laboratórne vytvorené spinely sú tu zobrazené i vo svojej kryštalickej podobe, v akej sa dajú kúpiť od ich výrobcu. Vybrúsené kamene sú dostupné v rôznych farbách a často sa používajú na imitáciu rôznych drahých kameňov.

Laboratórne vytvorený opál (občasne dostupný)

V 70. rokoch vytvorila spoločnosť Gilson trojbodový proces na tvorbu laboratórne vytvoreného opálu. Najprv sa vyzrážajú mikroskopické vrstvy kremíka. Potom sa tieto vrstvy uložia do kyslého vodného roztoku na viac ako rok. Napokon sú jednotlivé vrstvy spojené pomocou hydrostatického lisu, ktorý ich ponecháva v pôvodnom rozložení, a vytvára tak hravé opálové vzory.

Laboratórne vytvorený opál

Na podobné laboratórne vytvorené opály môžeme niekedy naraziť i na klenotníckom trhu. Nevycvičeným očiam sa môže zdať, že ide o nesmierne vzácne prírodné opály v bielej a čiernej farbe.

Laboratórne vytvorený alexandrit (vzácny)

Keďže dopyt po prírodnom alexandrite prevyšuje jeho prírodnú ponuku, posledné desaťročia priniesli mnohé pokusy o jeho umelé vytvorenie. Alexandrit bol syntetizovaný rôznymi spôsobmi vrátane Czochralskiho metódy, kryštalizácie a zónového tavenia. Laboratórne vytvorený korund so zmenenou farbou sa tiež často používa ako imitácia prírodného alexandritu. Laboratórne vytvorený spinel so zmenenou farbou sa na trhu objavuje len zriedka.

Laboratórne vytvorený alexandrit

Laboratórne vytvorené alexandrity ako napríklad tento (zobrazený vo svojich žiarivých farbách na dennom svetle) sú pomerne vzácne. Menej vzácne sú napodobeniny alexandritu vrátane laboratórne vytvoreného spinelu a zafíru so zmenenou farbou.


Článok bol prevzatý z webu gia.edu