Laboratorně vytvořené drahokamy

Laboratorně vytvořený drahokam sice nestvořila matka příroda, ale jeho chemické, optické a fyzikální vlastnosti se od jeho přírodního protějšku téměř neliší. V některých případech, zejména u vytvořeného tyrkysu a opálu, se však mohou v uměle vytvořených drahokamech objevovat i jiné sloučeniny.

Laboratorně vytvořené drahokamové krystaly se vyrábí už od konce 19. století. Poptávka po jejich výrobě překvapivě nevzešla od klenotníků, ale hlavním důvodem bylo jejich využití v jiných průmyslových oborech. Prvním velkým úspěchem byla výroba syntetického rubínu, který bylo možné brousit do fazet. Laboratorně vytvořené krystaly najdou využití v komunikačních a laserových technologiích, mikroelektronice a při broušení jiných materiálů. Pokud máte dostatek času, správné přísady a vhodné nástroje, dokážete vytvořit umělé drahokamy přesně „na míru“ (tedy v jednolité barvě a krystalovém tvaru), proto nejsou laboratorně vytvořené kameny tak vzácné. Umělý drahokam bude výrazně levnější než přírodní drahokam stejné velikosti, čistoty a barvy. Z toho důvodu a také kvůli tomu, že jsou umělé a přírodní drahokamy snadno zaměnitelné, podléhá prodej kamenů vytvořených v laboratoři přísným pravidlům.

Za posledních deset let nepřišlo na trh tak velké množství nově vyrobených materiálů jako v minulosti. Z toho můžeme usuzovat, že možnosti výroby dalších nových materiálů jsou již téměř vyčerpané. V žádném případě tím však není omezena produkce těch stávajících. Za poslední století vynalezli vědci mnoho způsobů, jak laboratorně vytvořit syntetické drahokamy. Většina z těchto metod spadá do jedné ze dvou hlavních kategorií: tavení nebo rozpouštění.

Při procesu tavení je chemické složení tavené látky stejné jako složení výsledného krystalu. Při procesu rozpouštění má roztok nebo tavená látka jiné chemické složení. Jednotlivé prvky se rozkládají v roztoku nebo tavené látce a krystaly se na začátku, po snížení teploty roztoku, vytváří na krystalovém jádru.

Mezi hlavní syntetické procesy patří:

• Fúze plamenem neboli Verneuilova metoda (tavení)

  První laboratorně vytvořené drahokamy vhodné k prodeji byly vyrobené procesem fúze plamenem. Tento proces spočívá v tom, že se jemné práškové suroviny přetavují v kyslíkovodíkovém plameni. Prášek se rozpustí a dopadne na otočný podstavec, kde vytvoří syntetický krystal. Dodnes je tento způsob nejlevnějším a nejčastěji používaným při výrobě materiálů jako například korund či spinel.

• Natahování krystalů neboli Czochralskiho metoda (tavení)

  Tento proces se vyvinul na začátku minulého století. Látky se roztaví v tavicí nádobě a krystaly vyrostou z jádra, které se namočí do roztopeného materiálu. Jak krystal roste, postupně se vytahuje z roztaveného materiálu. Krystaly vyráběné touto metodou jsou například alexandrit, korund, granát nebo chryzoberyl.

• Krystalizace z bezvodnatého roztoku neboli metoda flux-melt (rozpouštění)

  Některé laboratorně vytvořené drahokamy jako například smaragd, rubín, safír, alexandrit a korund mohou být vyrobené pomocí procesu krystalizace z bezvodnatého roztoku. Roztok původně pevného skupenství poté, co byl roztaven, rozkládá jiné materiály, podobně jako voda rozkládá cukr. Jak rozložený chemický roztok postupně chladne, formují se z něho syntetické krystaly.

  Vytváření umělých drahokamů touto metodou vyžaduje trpělivost a je poměrně nákladné. Růst krystalů může trvat i rok a zařízení potřebné pro jeho vytvoření je velmi drahé. Výsledek však, zejména v případě smaragdů, stojí za tu námahu.

• Hydrotermální syntéza neboli krystalizace z roztoku s obsahem vody (rozpouštění)

  Hydrotermální syntéza je podobně jako krystalizace z bezvodnatého roztoku časově a finančně náročná. Je to však jediná metoda, kterou se dá laboratorně vyrobit křišťál. Tento proces probíhá pod vysokým tlakem a při vysoké teplotě. Imitují se při něm podmínky hluboko v zemi, při kterých se tvoří přírodní drahokamy. Látky se rozpustí ve vodním roztoku a syntetické krystaly se potom vytvoří při jeho chlazení.

V posledních letech byly vytvořené i experimentální umělé drahokamy jako například malachit či spinel se změněnou barvou. Protože jsou ale tyto drahokamy v přírodě dostupnější, jejich laboratorně vytvořené varianty nejsou velmi běžné. V následujícím seznamu vám přinášíme přehled syntetických drahokamů, se kterými se v klenotnickém průmyslu setkáváme nejčastěji:

Laboratorně vytvořený diamant (není až tak častý)

Vytvořené diamanty vyrůstají v laboratoři a s přírodními diamanty sdílejí většinu základních charakteristik. Skládají se také primárně z uhlíku.

• Chemická depozice z plynné fáze

  (chemical vapor deposition – CVD) – diamanty jsou vytvořené ve vakuové komoře. Během chemické reakce se vylučují atomy uhlíku, které se podílejí na tvorbě diamantu.

  

• Syntéza za vysokého tlaku, vysokou teplotou

  (high pressure, high temperature – HPHT) – diamant vyroste z taviva, které při vysokých teplotách rozkládá uhlík. Diamanty se potom vytvoří na jádrových krystalech v části komory s nižší teplotou.

  

Laboratorně vytvořený korund (velmi častý)

Vytvořený korund se dá vyrobit různými způsoby, které ovlivňují jeho výslednou cenu.

Laboratorně vytvořený rubín

Koncem 19. století se Augustu Verneuilovi podařilo vyvinout první laboratorně vytvořený drahokam. Byl jím rubín. V roce 1902 ohlásil začátek vývoje procesu fúze plamenem pro syntézu tohoto nádherného drahokamu.

Laboratorně vytvořený safír

Jedny z prvních laboratorně vytvořených safírů byly použity při tvorbě secesních a art deco šperků. Mnoho syntetických safírů se i dnes vyrábí pomocí fúze plamenem, ale od 60. let se vyrábí i pomocí krystalizace z bezvodnatého roztoku. Safíry vyrobené hydrotermální syntézou, krystalizací nebo natahováním jsou poměrně přesvědčivými alternativami těch přírodních. Safíry se změněnou barvou se využívají jako imitace alexandritu a tyto kameny jsou populární už od začátku minulého století. Záměrně vložené inkluze vytváří u některých safírů nebo rubínů hvězdičkový vzor.

Laboratorně vytvořený smaragd (velmi častý) a jiné beryly (ojedinělé)

Vytvořené beryly jsou dostupné v různých barvách včetně žluté, červené, modré (akvamarínové) a zelené (smaragdové). Na konci 80. let a následně v 90. letech minulého století se Rusko stalo významným výrobcem těchto drahokamů a stále je velkým dodavatelem hydrotermálně vyrobených drahokamů jako například berylů nebo laboratorně vytvořených korundů a také vytvořených diamantů a alexandritů.

Smaragd

Koncem 30. let minulého století vědci metodou flux-melt vytvořili smaragd vhodný k prodeji. Smaragdy vyrobené pomocí hydrotermální syntézy se na trh dostaly až v 60. letech.

Laboratorně vytvořené křemeny (velmi časté)

Odrůdy křemene drahokamové kvality jako například citrín, růžový krystal, kouřový krystal a ametyst jsou velmi populární. Tyto drahokamy jsou však ve velkém dostupné v přírodě. Nedostupnost tedy nebyla hlavním důvodem, kvůli kterému se vědci rozhodli zkoumat postupy jejich umělé výroby. Hlavní příčinou byla úloha, kterou hrají v technologii. Pod tlakem totiž tyto drahokamy vytváří elektrický proud a při změně proudu zase dokáží vibrovat. Tyto vlastnosti se v praxi využívají při výrobě hodin a hodinek, komunikačních technologií, filtrů a oscilátorů.

Laboratorně vytvořený ametyst

Laboratorně vyrobený ametyst a jiné syntetické odrůdy křemene se do klenotnictví dostaly díky svému využití v průmyslu. První hydrotermálně vyrobený křemen byl poprvé laboratorně vytvořený již v 90. letech 19. století. Obchodovat se s ním ale ve větší míře začalo až během druhé světové války.

Laboratorně vytvořený spinel (velmi častý)

Začátkem 20. století se při pokusech o vytvoření syntetického modrého safíru podařilo omylem vytvořit modrý spinel. Od té doby se laboratorně vytvořený spinel běžně používá jako náhrada za mnohé přírodní drahokamy. V 90. letech představili Rusové vykrystalizovaný syntetický spinel dostupný v širokém spektru barev včetně červené, která je při výrobě fúzí plamenem poměrně ojedinělá.

Laboratorně vytvořený opál (občasně dostupný)

V 70. letech vytvořila společnost Gilson tříbodový proces pro tvorbu syntetického opálu. Nejprve se vysráží mikroskopické vrstvy křemíku. Ty se potom na více než jeden rok uloží do kyselého vodního roztoku. Následně jsou jednotlivé vrstvy spojené pomocí hydrostatického lisu, který je ponechává v původním rozložení, a vytváří tak hravé opálové vzory.

Laboratorně vytvořený alexandrit (vzácný)

Protože poptávka po přírodním alexandritu převyšuje jeho dostupnou nabídku, poslední desetiletí přineslo mnohé pokusy o jeho umělé vytvoření. Alexandrit byl syntetizovaný různými způsoby včetně Czochralskiho metody, krystalizace a zónového tavení. Laboratorně vytvořený korund se změněnou barvou se též často používá jako imitace přírodního alexandritu. Ve vzácných případech se na trhu můžeme setkat i se syntetickým spinelem se změněnou barvou.

Článek byl převzat z webu gia.edu