Gemme create in laboratorio

Un materiale gemmologico sintetico è un materiale prodotto in laboratorio, ma che condivide virtualmente tutte le caratteristiche chimiche, ottiche e fisiche del suo corrispettivo minerale naturale, anche se in alcuni casi, in particolare turchese e opale sintetici, possono essere presenti composti aggiuntivi.

I cristalli gemmologici sintetici vengono prodotti dalla fine del 1800 e la loro produzione è spesso dettata dalla necessità di utilizzarli in applicazioni industriali al di fuori dell'industria della gioielleria. Il primo successo fu la produzione di rubini sintetici di qualità adatta al taglio. I cristalli sintetici sono usati nelle comunicazioni e nella tecnologia laser, nella microelettronica e negli abrasivi. Poiché i materiali sintetici per applicazioni di gioielleria possono essere "fatti su ordinazione" [cioè colore e forma del cristallo coerenti] dati gli ingredienti giusti, il tempo e le strutture per coltivarli, è probabile che siano molto meno rari delle gemme naturali di pari dimensioni, purezza e saturazione del colore. Per questo motivo, e perché è possibile confonderli con gemme che si trovano in natura, esistono linee guida rigorose riguardo al modo in cui vengono commercializzati e venduti.

Negli Stati Uniti, la Federal Trade Commission richiede che qualsiasi materiale gemmologico prodotto in laboratorio sia descritto in un modo che non lasci dubbi sul fatto che non sia stato prodotto naturalmente. È considerata una pratica ingannevole se l'origine di un materiale gemmologico sintetico non è chiaramente divulgata in tutto il canale di distribuzione al momento della vendita, dal produttore al consumatore. Esistono anche numerose organizzazioni di settore come l'American Gem Trade Association (AGTA), l'International Colored Gemstone Association (ICA) e la World Jewellery Confederation (CIBJO) che hanno formulato linee guida specifiche per i loro membri in merito alla divulgazione delle gemme sintetiche al momento della vendita. Nell'ultimo decennio sono stati commercializzati meno nuovi tipi di materiali gemmologici artificiali. Ciò suggerisce che il repertorio di materiali gemmologici sintetici è vicino a raggiungere il suo limite in termini di creazione di nuovi materiali, ma non è limitato nella produzione che è ancora molto significativa. Nell'ultimo secolo, i ricercatori hanno sviluppato diversi modi per creare questi materiali gemmologici sintetici in laboratorio. La maggior parte di questi metodi rientra in due categorie principali: fusione o soluzione.

Nei processi di fusione, la composizione chimica della fusione è la stessa della composizione del cristallo risultante. Nei processi in soluzione, la soluzione o la fusione ha una composizione chimica diversa da quella del cristallo risultante. I costituenti vengono disciolti nella soluzione o nella fusione ad alta temperatura, e il cristallo si forma inizialmente su un seme cristallino man mano che la temperatura della fusione viene abbassata. Alcuni dei principali processi sintetici includono:

Fusione a fiamma o processo Verneuil (processo di fusione)

Le prime gemme sintetiche commercialmente riuscite sono state create con il processo di fusione a fiamma. Questo processo consiste nel far cadere sostanze chimiche in polvere attraverso una fiamma ad alta temperatura, dove si fondono e cadono su un piedistallo rotante per produrre un cristallo sintetico. Oggi rimane il modo meno costoso e più comune per realizzare gemme come il corindone sintetico e lo spinello.

Processo Czochralski o di estrazione da fuso

La crescita per estrazione è emersa nei primi anni del 1900. In questo processo, le sostanze nutritive vengono fuse in un crogiolo e il cristallo sintetico cresce da un seme che viene immerso nella massa fusa e quindi lentamente allontanato dalla massa fusa man mano che cresce. Le gemme sintetizzate per estrazione includono alessandrite sintetica, crisoberillo, corindone e granato.

Crescita da soluzione (processo in soluzione)

Oggi alcune gemme sintetiche, come smeraldi, rubini, zaffiri, alessandriti e spinelli possono essere create attraverso un processo di crescita da soluzione (flux-growth process). Il flusso è un materiale solido che, una volta fuso, scioglie altri materiali allo stesso modo in cui l'acqua scioglie lo zucchero. Man mano che la soluzione chimica disciolta si raffredda gradualmente, si formano cristalli sintetici.

La coltivazione di una gemma sintetica con il metodo del flusso richiede pazienza e un investimento significativo. La crescita del cristallo può richiedere fino a un anno e l'attrezzatura è molto costosa. Ma i risultati, soprattutto per quanto riguarda lo smeraldo, valgono il tempo e lo sforzo.

Crescita idrotermale (processo in soluzione)

Come il processo a flusso, il processo di crescita idrotermale è lento e costoso. Ma è l'unico metodo per far crescere con successo il quarzo sintetico. Questo processo richiede calore e pressione e imita le condizioni profonde nella terra che portano alla formazione di gemme naturali. I nutrienti vengono disciolti in una soluzione acquosa, e poi i cristalli sintetici si formano mentre la soluzione si raffredda.

Mentre il seguente elenco comprende i sintetici comunemente visti, nel corso degli anni ci sono state anche gemme sintetiche sperimentali. Queste includono malachite, spinello sintetico a cambiamento di colore e altri. Ma poiché la natura produce questi prodotti più facilmente, oggi non sono spesso visti.

Diamanti sintetici

Questi diamanti, coltivati in laboratorio, condividono la maggior parte delle caratteristiche delle loro controparti naturali: sono essenzialmente carbonio.

Deposizione chimica da vapore (CVD) – crescita del diamante in una camera a vuoto a causa di una reazione chimica che rilascia atomi di carbonio che precipitano su piastre di seme di diamante.

Alta pressione, alta temperatura (HPHT) – crescita del diamante da un flusso di fusione che dissolve il carbonio a temperature più elevate, e i diamanti si formano su cristalli di seme in una porzione a temperatura più bassa della camera di crescita.

Corindone sintetico (ampiamente disponibile)

Il corindone sintetico, che comprende rubino e zaffiro, può essere prodotto con il maggior numero di processi. Per questo motivo, il corindone sintetico è disponibile a molti livelli di prezzo, da molto conveniente a molto costoso.

Ruby

Alla fine del 1800, il rubino divenne la prima gemma ad essere creata in laboratorio da Auguste Verneuil. Nel 1902, annunciò lo sviluppo del suo processo di fusione a fiamma per sintetizzare questa bellissima gemma.

Zaffiro

Alcuni dei primi esempi di zaffiri sintetici si trovano in pezzi originali di gioielleria art nouveau e art déco. Molti zaffiri sintetici sono ancora prodotti per fusione a fiamma, ma gli zaffiri coltivati con fondente sono disponibili dagli anni '60. Gli zaffiri sintetici coltivati con fondente, tirati e idrotermali possono essere sostituti molto convincenti della gemma naturale. Lo zaffiro sintetico con cambio di colore, realizzato per imitare l'alessandrite, è popolare dagli inizi del 1900. Inclusioni indotte hanno causato effetti a stella in alcuni rubini e zaffiri sintetici.

Smeraldo sintetico (ampiamente disponibile) e altri berilli (rari)

Il berillo sintetico è disponibile in molti colori, tra cui giallo, rosso, blu (acquamarina) e verde (smeraldo). Tra la fine degli anni '80 e gli anni '90, la Russia è diventata un produttore significativo di queste gemme sintetiche ed è ancora un importante fornitore di pietre preziose coltivate idrotermalmente come il berillo sintetico e il corindone sintetico, insieme ad altre come il diamante sintetico e l'Alessandrite sintetica.

Smeraldo – alla fine degli anni '30, gli scienziati sintetizzarono finalmente una versione commercialmente redditizia, coltivata con il metodo del flusso, di questa desiderabile gemma di colore verde intenso. Lo smeraldo sintetico idrotermale per gioielleria è apparso sulla scena nel 1960.

Quarzi sintetici (ampiamente disponibili)

Il quarzo di qualità gemma, come il citrino, il quarzo rosa, il quarzo fumé e l'ametista, è attraente. Ma il quarzo naturale di qualità gemma è abbondante, quindi la scarsità non è la ragione per cui i ricercatori si sono dati la pena di sviluppare un modo per sintetizzare il quarzo di qualità gemma. La ragione è che svolge un ruolo chiave nella tecnologia. Può generare una corrente elettrica quando è sottoposto a pressione e può vibrare in precisa risposta alla corrente alternata. Queste virtù sono messe in pratica in orologi, apparecchiature di comunicazione, filtri e oscillatori.

Ametista: l'ametista coltivata in laboratorio e altre varietà di quarzo sintetico hanno trovato impiego in gioielleria dopo essere state sviluppate per applicazioni industriali. Il primo quarzo idrotermale è apparso nei laboratori nel 1890. Fu solo durante la Seconda Guerra Mondiale che il quarzo sintetico divenne ampiamente disponibile in commercio.

 

Spinel Sintetico (ampiamente disponibile)

All'inizio del ventesimo secolo, i ricercatori che cercavano di coltivare zaffiri blu sintetici produssero per errore spinelli blu sintetici. Da allora, lo spinello sintetico è stato comunemente usato come sostituto di molte gemme naturali. Negli anni '90, è stato introdotto un nuovo spinello sintetico di fabbricazione russa, coltivato a flusso, in una varietà di colori tra cui il rosso, un colore non ampiamente disponibile attraverso il vecchio processo di fusione a fiamma.

Opale sintetico (occasionale)

Negli anni '70, la Gilson Company sviluppò un processo a tre fasi per creare un opale sintetico convincente. Innanzitutto, microsfere di silice vengono create tramite precipitazione. Successivamente, le sfere si depositano in acqua acida per più di un anno. Infine, una pressa idrostatica consolida le sfere senza distorcere la disposizione impilata che crea il gioco di colori dell'opale.

Alessandrite sintetica (rara)

Dato che non c'è abbastanza alessandrite naturale per soddisfare la domanda, varie sintesi sono apparse sul mercato negli ultimi decenni. L'alessandrite è stata sintetizzata con una serie di processi diversi, tra cui Czochralski, floating zone e flux. Inoltre, il corindone sintetico con cambio di colore viene spesso utilizzato per imitare l'alessandrite naturale. In rare occasioni, lo spinello sintetico a cambio di colore può essere incontrato sul mercato.