Хромофоры синтетического сапфира. Админ: Не изучены, так как в кристаллах их всегда много

Есть примеси "технологичные", а есть "не очень технологичные". К первым в корундах относится ХРОМ, ТИТАН, ВАНАДИЙ. Ко вторым - ЖЕЛЕЗО, которое в зависимости от валентности, то есть, от атомного окружения может окрашивать корунд [одновременно и в разных частях слитка] в синий, зеленый или желтый цвет. Так что цвет выращиваемого кристалла будет зависеть от скорости роста, охлаждения и, как следствие, от конкретного участка слитка. Цвет кристалла, вернее распределение цвета по длине кристалла будет также зависеть от коэффициента распределения примеси [это параметр диаграммы состояния кристалл-жидкость] между расплавом и растущим кристаллом. Так что на практике дело обстоит ВСЕГДА так: После многочисленных опытов, стоимость которых всегда составляет львиную долю себестоимости ПОСЛЕДУЮЩЕГО производства синтетики, технологи ЗАКРЕПЛЯЮТ технические условия выращивания слитков данного размера, с данной скоростью, с определенной концентрацией примеси или примесей, определенным давлением газовой среды (и ее типа) в ростовой установке, температурного и скоростного режима (ГРАФИКИ) роста и прочее и прочее. И несмотря на закрепление многочисленных параметров вырастить примерно одни и те же кристаллы удается не всегда. Кто то уронил семечку в шихту, кто то не одел шапочку для волос, установка "травит газ", окислился тигель, на стенках установки остался налёт после предыдущего процесса и т. д. и т. п. Все это непреодолимо СИЛЬНО влияет на ЦВЕТ кристалла. Почему СИЛЬНО и на ЦВЕТ? Хромофоры растворены в кристалле в долях процента, поэтому на их эффективную концентрацию влияют все случайные и фоновые примеси, которые могут быть захвачены растущим кристаллов откуда угодно.

Просьба в следующий раз расшифровывать аббревиатуры. Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) имеет ограниченное применение для обнаружения примесей в концентрациях 0.001 и менее. Хотя с последними разработками в этой области не знаком. Необходимо смотреть пределы чувствительности по конкретным примесям в паспортах конкретных исследовательских приборов. Ну а что не флюоресцирует, как Вы правильно заметили, вообще не определить. К применению РФА в геммологии относимся скептически.

До сих пор детально не исследованы условиях диффузионных переходов железа в разные валентные состояния в корундах. Не понятна роль легких элементов - лития и бериллия. Найдены оптимальные параметры отжига зеленого цвета в синий и в желтый. Эти параметры пока НЕ обеспечивают даже 70%-ную воспроизводимость процессов термической обработки. Всему виной множественность примесей и процессов комплексообразования, растворения выделений второй фазы и т.д. Не исследована роль собственных точечных дефектов, обусловленных нестехиометричностью Al2O3 (2 - это не точно 2 и з это точно не 3). Так что муть в научных статьях любого уровня пока ПОЛНАЯ, что определяет низким значением этих исследований для высоких оборонных, приборных и химических технологий, на разработку которых тратится в миллионы раз больше денег. Так что все пока НЕ ПОНЯТНО, точно НЕ ИЗВЕСТНО и, главное, НЕ ВОСПРОИЗВОДИМО также как и в природе. За что мы ей, природе бесконечно благодарны, иначе бы не было множества совершенно разных расцветок природных сапфиров и рубинов, которые не смогут воспроизвести все технологи мира нигде и никогда. Доказательные фотографии последнего нашего тезиса для агностиков, скептиков и оптимистов приводим одни и те же.

Размер (диаметр, площадь сечения, длины) выращиваемых кристаллов ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ только мощностью и размерами установки, то есть ДЕНЬГАМИ, которые могут быть вложены в опытно-конструкторские разработки с целью получения той или иной прибыли. Кроме того, заметную роль играет стоимость электричества. Чем больше диаметр кристалла, тем больше энергии нужно затратить на выращивание одного грамма такого кристалла. Обычно, коммерческие соображения ограничивают диаметр синтетических кристаллов корунда 5-ю см. ХОТЯ, для нужд электроники выращиваются и кристаллы лейкосапфиров (бесцветных) диаметром до 15 см. Речь идет о выращивании корундов методом Чохральского.

Кристаллы шпинели выращиваются исключительно для ювелирных целей. Применение их в качестве подложек в электронике крайне ограничено. Так что в основном кристаллы шпинели выращиваются весьма древним методом Вернейля (методом горения в пламени). Диаметры редко превышают 3 см.

Цвет природной шпинели также неисчерпаем, как и цвет других природных камней. Кобальт в земной коре не распространен, и он присутствует далеко не во всех синих и голубых шпинелях. Хотя в самой красивой ярко-голубой шпинели из Лук-Йен (Вьетнам, месторождение исчерпано, камень "прошел мимо России") кобальт присутствует, но не только кобальт.

В заключении о хромофорах в геммологии. До настоящего времени не известен основной хромофор в КОЛУМБИЙСКИХ изумрудах. Известно, что это хром + ванадий. Но там есть еще что то, что делает цвет этих камней сильно отличным т всех других зеленых разностей. Рудники Муссо и Чивор являются самыми старыми рудниками драгоценных камней в мире, но до сих пор не выяснено, откуда цвет. Так что говорить о том, что по хромофорам можно судит о природном или синтетическом происхождении камней пока преждевременно. Но все таки ... Успехов Вам.