تاریخچه ساخت یاقوت مصنوعی

تاریخچه ساخت سنگ‌های قیمتی مصنوعی از بخش‌های مهم آموزش گوهرشناسی به‌شمار می‌آید.

شاید جذابیت تجارت گوهرسنگ‌ها در اروپا، دانشمندان را بر آن داشت که به فکر سنتز گوهرسنگ‌ها بیفتند که ساخت اولین گوهر مصنوعی به سال 1837 برمی‌گردد، زمانی‌که مارک گادین، شیمی‌دان فرانسوی، با ذوب هم‌زمان پتاسیم آلومینیوم سولفات و پتاسیم کرومات توانست، کریستال‌های ریز یاقوت را برای اولین بار تولید کند.

حدود چهل سال بعد از ساخت یاقوت مصنوعی توسط گادین، شیمی‌دان فرانسوی دیگری به‌نام ادموند فرمی، نخستین یاقوت مصنوعی باکیفیت تجاری را به‌روش فلاکس تولید کرد، اما چون محصول تولیدی همانند نمونه‌های قبلی ریزبلور بود، تهدیدی برای یاقوت طبیعی به‌شمار نمی‌آمد.

شمش‌های روبی و سافایر مصنوعی

ساخت یاقوت مصنوعی با کیفیت گوهری

سرانجام در سال 1885 یاقوت با بلورهای درشت و در حجم تجاری به‌نام یاقوت جنوا ساخته شد که تحولی در صنعت جواهر ایجاد کرد و لحظه مهمی را برای تاریخچه ساخت سنگ‌های قیمتی مصنوعی به‌جای گذاشت.

 وجود حباب‌های گازی، مصنوعی‌بودن آن را کاملا نمایان می‌کرد، اما سازنده، این‌گونه اطلاع‌رسانی کرده بود که حباب‌ها از به‌هم‌پیوستن قطعات کوچک یاقوت طبیعی به‌وجود می‌آیند و محصول ما یاقوت طبیعی است و جنوا را «یاقوت بازسازی‌شده» نامیدند.

پیشرفت در تکنولوژی ساخت سنگ‌های قیمتی مصنوعی در اواخر قرن نوزده سرعت بیش‌تری به‌خود گرفت، طوری‌که در سال 1891 دانشمند فرانسوی به‌نام ورنوئیل (Verneuil) که دستیار فرمی بود، کوره طراحی‌شده خود را برای سنتز یاقوت تکمیل کرد.

 حدود یک قرن بعد، این مدل از کوره‌ها برای تولید بیش‌از هزار میلیون قیراط یاقوت مصنوعی در سال، در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفت. تولید یاقوت به این روش را Flame  Fusion می‌گویند که کریستال تولیدشده یاقوت با این روش بین 40 تا 80 میلی‌متر طول دارد و وزن آن بین 200 تا 500 قیراط است. مدت زمان تشکیل بلور یاقوت در این روش حدود 4 ساعت به‌طول می‌انجامد.

تولید حجم بالای یاقوت مصنوعی در تاریخچه گوهرشناسی نشان‌دهنده آن است که این گوهر مصنوعی قیمت بالایی ندارد.

دستگاه تولید یاقوت مصنوعی به‌روش Flame Fusion

تاریخچه ساخت زمرد مصنوعی

حدود سال  1888 بود که اولین سنتز موفق زمرد باکیفیت گوهری توسط شیمی‌دان‌های فرانسوی، هاتفیول و پری، با استفاده از روش فلاکس تولید شد. بعد از آن در سال 1935 سنتز زمرد در مقیاس پایلوت توسط شرکت آلمانی آی. جی. فاربن اینداستری به‌روش فلاکس انجام شد که به این زمرد مصنوعی «ایگمرالد» می‌گفتند.

 اما وقوع جنگ جهانی دوم از عرضه انبوه این زمرد به بازار جلوگیری کرد و نهایتا در سال 1942 تولید آن متوقف شد، اما به‌دلیل ارزش وافر این گوهرسنگ، شیمی‌دان‌ها دست از تولید مصنوعی آن برنداشتند و در سال 1940 یک شیمی‌دان آمریکایی به‌نام کارول چاطام موفق به رشد کریستالهای زمرد با کیفیت گوهری شد.

 روش تولید او بسیار شبیه روش تولید ایگمرالد بود، اما چاطام تلاش کرد که واژه مصنوعی را از روی زمرد تولیدی خود بردارد و بالاخره در سال 1963 کمیسیون فدرال تجارت ایالات متحده با این موضوع موافقت کرد و اجازه استفاده از واژه «زمرد ساخت چاطام» را برای این محصول صادر کرد تا آقای چاطام از ثبت نام خود در تاریخچه ساخت سنگ‌های قیمتی مصنوعی بی‌بهره نماند.

سنتز زمرد مصنوعی در آزمایشگاه

ساخت زمرد کامپوزیت دوتایی

هم‌چنین در سال 1960 یک شیمی‌دان اتریشی به‌نام جی. لشلیتنر گونه جدیدی از زمرد مصنوعی را ساخت، که به سایمرالد (Symerald) شهرت یافت. این زمردها در حقیقت بریل تراش‌خورده کم‌رنگ بودند که با لایه نازکی از زمرد مصنوعی به‌روش هیدروترمال پوشیده شده بود.

 بعدها شرکت آمریکایی لیند به تکنولوژی این شیمی‌دان اتریشی دست یافت و به تولید آن پرداخت.

سنتز زمرد گیلسون

در سال 1963 پییر گیلسون فرانسوی زمرد مصنوعی را با روش ذوب فلاکس ارتقاء‌یافته تولید کرد که با نام گیلسون وارد بازار شد. یک سال بعد لشلینتر موفق به تولید زمرد از نطفه آن به‌روش هیدروترمال شد و مجددا شرکت لیند تولید این محصول را در سال 1965 به‌دست گرفت. شرکت لیند آمریکا در سنتز گوهر مصنوعی، جایگاه ویژه‌ای در تاریخچه ساخت سنگ‌های قیمتی مصنوعی دارد.

تاریخچه ساخت الماس مصنوعی و متشابهات آن

اگر بگوییم کشف الماس طبیعی و سنتز الماس مصنوعی مهم‌ترین آیتم‌ها در آموزش گوهرشناسی هستند، بی‌راه نگفته‌ایم،به‌عبارت‌دیگر تاریخچه ساخت گوهرهای مصنوعی با سنتز الماس گره خورده است، بنابراین در ادامه به تاریخچه سنتز الماس مصنوعی و متشابهات آن می‌پردازیم.

روتایل مصنوعی

روتایل مصنوعی اولین بدل الماس بود که در سال 1948 ساخته شد. نام گوهر رنگین‌کمان و تیتانیا (Rainbow Gem and Titania) نام تجاری بود که با آن به بازار عرضه شد.

استرانسیوم تیتانایت

در دهه 1950 یک سنگ Man Made به‌نام استرانسیوم تیتانایت، با نام تجاری فابیولایت و دیاجم (Fabulite and Diagem) به‌عنوان مشابهی برای الماس معرفی شد.

سنتز الماس مصنوعی

در سال 1951 یک گروه سوئدی (ASEA) به روش سنتز تکرارپذیر الماس دست یافت، اما آن را علنی نکرد تا بتواند اندازه و کیفیت الماس‌های خود را بهبود دهد، اما در حین فرایند پژوهش این تیم، ناگهان گروه جنرال الکتریک آمریکا در سال 1955 موفقیت خود را در سنتز الماس ریزبلور جشن گرفت.

 چهار سال بعد محققان آزمایشگاه تحقیقاتی دبیرز در ژوهانسبورگ موفق به سنتز الماس صنعتی شدند و متعاقبا شرکت‌هایی از روسیه، ژاپن و چین به توسعه این توانایی پرداختند.

سنتز دو گوهر ساخته دست بشر، یَگ و لینوبیت

در سال 1969 دو محصول Man Made که از متشابه‌های الماس بودند، تولید شد که YAG (اتریوم آلومینیوم گارنت) و لینوبیت (Linobate) (لیتیوم نیوبایت) نام داشت.

سنتز الماس یک قیراطی باکیفیت گوهری

در سال 1970 شرکت جنرال الکتریک آمریکا و سال 1971 محققان روسی موفق به ساخت الماس مصنوعی حدود یک قیراطی با کیفیت گوهری شدند که از لحاظ تولید انبوه صرفه اقتصادی نداشت.

سنتز دو گوهر ساخته دست بشر، گادولینیوم گالیوم گارنت و کیوبیک زیرکونیوم اکساید

در سال 1973 یکی دیگر از متشابهات الماس به نام GGG (گادولینیوم گالیوم گارنت) تولید شد و در سال 1976 تولید کیوبیک زیرکونیوم اکساید (CZ) عملا جایگزین تمام متشابهات الماس قبلی شد و چالشی را پیش روی گوهرشناسان قرار داد.

بزرگ‌ترین الماس صورتی مصنوعی

بزرگ‌ترین الماس صورتی که در آزمایشگاه ساخته شده به روش CVD است و به‌شکل رادیانت. رنگ دقیق آن نارنجی است که غلظت صورتی دارد و پاکی آن SI است.

الماس دو قیراطی صنعتی

در سال 1986 صنایع سومیتومو الکتریک در ژاپن توانست الماس دو قیراطی با صرفه اقتصادی سنتز کند، هرچند که این سنگ‌ها تیره بودند و کاربرد صنعتی داشتند.

الماس یازده قیراطی صنعتی

 در سال 1987 آزمایشگاه تحقیقات الماس دبیرز توانست با روش فلاکس الماس با وزن یازده قیراط جهت کاربرد صنعتی تولید کند.

الماس زردرنگ گوهری

در سال 1993 الماس زرد رنگ با کیفیت گوهرین در روسیه به‌صورت تجاری تولید شد.

گوهر مصنوعی مویسانایت

در سال 1996 مشابه الماس جدیدی به‌نام مویسانایت مصنوعی (سیلیکون کارباید) توسط شرکت آمریکایی C3 معرفی شد.

سنتز الماس CVD

در سال 2003 الماس به‌روش رسوب بخار شیمیایی (CVD) سنتز شد.

میزان سنتز الماس‌های راف در دهه‌های اخیر

تولید الماس مصنوعی راف در دهه 1990، بالای صد میلیون قیراط در سال بوده است و پیش‌بینی می‌شود که این تولید بین سال‌های 2030 تا 2035 به حدود 200 میلیون قیراط در سال برسد.

در متن بالا سعی شد به تمامی تاریخ سنتز الماس مصنوعی و متشابهات آن پرداخته شود تا حق مطلب الماس در تاریخچه ساخت سنگ‌های قیمتی مصنوعی ادا شود.

آزمایشگاه قدیمی سنتز الماس مصنوعی

تاریخچه تولید برخی سنگ‌های قیمتی مصنوعی

 و در مورد گوهرهای باارزش دیگر، در سال 1975 تولید الکساندریت، گونه کمیاب کریزوبریل، به دو روش کشش بلور و ذوب فلاکس سنتز شد و هم‌چنین اپال مصنوعی شرکت گلیسون هم به بازار عرضه شد.

تاریخچه روش‌های بهسازی گوهرسنگ‌ها

روش‌های بهسازی گوهرسنگ‌ها، مطلب مهمی در آموزش گوهرشناسی است.

در دهه‌های 1980 و 1990 تا به امروز تکنیک‌های بهسازی گوهرها، مثل بهسازی حرارتی یاقوت، پرتوافکنی به یاقوت زرد و توپاز آبی، پرکردن ترک‌های الماس، روبی، یاقوت‌ کبود و رنگی با ترکیبات شیشه‌ای تا سوراخ‌کردن الماس با لیزر توسعه پیدا کرده است.

در سال 1999 بهبود رنگ الماس‌های طبیعی قهوه‌ای با تیپ دو با استفاده از آنیل‌کردن (حرارت‌دادن) در شرایط HPHT توسعه چشمگیری داشته اشت.