Путь от изучения свойств природных представителей гранатов до синтеза искусственных материалов с заданными свойствами




С конца 1930-х годов американская компания «Белл телефон» выделила в отдельное направление своей деятельности департамент по исследованию и выращиванию гранатов. В 1950 году Х.-С.Йодер повторно синтезировал гроссуляр. Кристоф Мишель-Леви вырастила спессартин и гроссуляр. В 1955 году, после многолетней кропотливой работы минералоги Л.Кос и Х.-С.Йодер, наконец, успешно синтезировали пироп (известный спутник алмаза) и альмандин. Однако успех этот был, отчасти, анекдотичным. Для синтеза искусственных гранатов понадобилось сложнейшее технологическое оборудование, способное создать давление до 3 гПа при температуре до 1300 К. Размеры полученных гранатов были вполне приличными, из них можно было огранить ювелирную вставку для перстня. Но по себестоимости они были даже не золотыми, а скорее платиновыми. Пожалуй, стоимость поездки в Индию и обратно (чтобы купить там на местном базаре крупный природный камень) была бы ниже, чем один синтетический гранат, полученный фирмой «Белл». Однако усилия учёных не пропали даром. Главное: был заложен мощный фундамент под будущие эксперименты и исследования в этой области. Работы по выращиванию искусственных кристаллов продолжались.

Ещё в конце 1940-х годов тот же Йодер в соавторстве с М.Л.Кейтом совершил открытие, нить от которого повела в другую сторону. С помощью химического анализа в спессартинах из некоторых месторождений был обнаружен иттрий. В кристаллической решётке он замещал часть марганца, при этом часть кремния одновременно замещалась атомами алюминия. Не ограничившись простой констатацией факта, Кейт и Йодер поставили задачу: синтезировать чисто иттриевый гранат, удалив из кристалла марганец и кремний [3]. В 1951 году в журнале Американского минералогического общества появилась статья с описанием свойств нового кристалла. Его твёрдость оказалась выше, чем у природных гранатов: 8,5 по шкале Мооса (примерно между топазом и рубином), показатели преломления 1,835, а дисперсия — близка к алмазной (0,032). Новый синтетический кристалл получил от своих авторов название иттрограната, хотя имя не прижилось. До сих пор его продолжают называть иттриево-алюминиевым гранатом (ИАГ). Но его свойства вызвали у минералогов значительно больший энтузиазм. Начались опыты по искусственному выращиванию кристаллов ИАГ. При гидротермальном способе рост гранатов оказался крайне медленным, 0,05 миллиметра в сутки. Затем опробовали пегматитовый процесс. При нём удавалось быстро получать достаточно крупные и чистые кристаллы (до 5 сантиметров), однако некоторые изъяны метода не позволяли внедрить его в массовое производство. Оставался только последний, магматический способ. В конце концов, методом ошибок и проб, удалось в промышленных масштабах получить чистые иттрогранаты по усовершенствованному способу Лихтмана-Масленникова. После того как в 1952 году американец Дж. Пфанн более глубоко разработал теорию процесса зональной очистки кристаллов, новый метод нашёл самое широкое применение при промышленном выращивании синтетических камней, не только гранатов. В советском Союзе лидером по разработке и производству искусственных самоцветов был знаменитый Всероссийский научно-исследовательский институт синтеза минерального сырья (ВНИИСИМС), расположенный в городе Александрове. Естественным образом, он являлся лидером и в производстве синтетических гранатов всех цветов: от традиционных насыщенно-красных и розовых, до золотисто-жёлтых, оранжевых и даже зелёных, больше похожих по цвету на изумруды. Именно там, во ВНИИСИМСе была разработана и уникальная технология производства тёмно-синего граната, защищённая несколькими авторскими свидетельствами СССР. В отличие от других синтетических камней, высококачественные искусственные гранаты представляют собой редкость, в этом своём качестве они вполне сравнимы с природными драгоценными камнями: алмазом, александритом или демантоидом. Отчасти, это объясняется дороговизной высокой технологии их производства, а также стоимостью сырья для производства. Например, в состав оранжево-красного граната входят соли циркония, а тёмно-синий гранат окрашен при помощи солей двухвалентного европия. Так, почти в прямом виде был получен ответ на знаменитый вопрос, поставленный Томасом Мором почти полтысячи лет назад: «...но почему же взгляду твоему искусственный камень доставляет меньше наслаждения, если глаз твой не отличает его от настоящего? Честное слово, они оба должны представлять для тебя одинаковую ценность».



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: