Высокая стоимость природных алмазов основана не на малом количестве натуральных камней, а на затратности их добычи. Геологические исследования говорят о большом количестве драгоценных кристаллов в районе кимберлитовых трубок, но вот извлечь большую часть диамантов из недр даже с современным оборудованием весьма проблематично. Естественно, что ученые задались вопросом о возможностях изготовления алмазов искусственным путем – это позволит удовлетворить высокий спрос на ювелирные камни и снизить себестоимость драгоценных вставок.
Выращивание кристаллов в бытовых условиях вполне реально и нередко практикуется в качестве экспериментов с детьми. Но большинство научных изысканий все-таки сводится к тому, что для образования углеродной кристаллической решетки атомного типа с сильными ковалентными связями требуется воздействие высокого давления и температуры 1800оС. Не многие могут похвастаться таким оборудованием у себя на кухне.
Встречаются описания экспериментов выращивания углеродного кристалла путем постоянного нагревания. Но есть нюанс:
Скорость процесса прямо пропорциональна размерам исходного кристалла. Этот способ также нельзя назвать дешевым и выгодным по трудозатратам.
Синтетические алмазы относятся к группе ювелирных материалов, являющихся структурными и химическими аналогами природных кристаллов. Сюда же относят искусственные корунды. Есть вторая группа, куда входят синтетические ювелирные камни, не имеющие природных аналогов – тот же фианит и гранаты - иттрий-алюминиевый и галлий-гадолиниевый.
Основными методами синтеза искусственных драгоценных камней являются так называемые расплавные и раствор-расплавные способы.
Первый синтетический диамант был получен именно из графита. Заготовка подверглась давлению посредством фазового перехода в совокупности с высокой температурой. Успешный эксперимент по перестройке кристаллической решетки графита в тетраэдрическую алмазную был проведен в 1955 году. При этом условиями среды были:
метан;
t = 1800 °С;
P = 50000 at.
Современные лаборатории используют в качестве сырья богатые углеродом соединения. За год можно получить 200 – 300 искусственных кристаллов.
Получение кристаллов из растворов солей – еще один способ домашнего синтеза минералов. Не все полученные таким методом образцы оказываются стабильными. Некоторые разрушаются при испарении влаги, их приходится хранить в парафине.
Итоговый процесс кристаллизации проходит в открытой емкости, потому не следует выбирать органические соли, которые при испарении могут нанести вред органам дыхания.
Эта технология стала популярной благодаря первоначальной простоте и высокой результативности. В короткие сроки можно вырастить несколько сотен килограммов искусственных кристаллов при относительно небольших финансовых затратах.
У метода есть второе название - «flame fusion», или газопламенная кристаллизация. Специальную печь для синтеза рубинов ученый сконструировал еще в 1896 году, дав толчок к развитию промышленного производства ювелирных камней.
Привлекательность метода заключается еще и в том, что для затравки достаточно небольшого фрагмента природного кристалла, а у применяемого сырья невысокое качество и, соответственно, низкая цена.
Для полученных таким способом кристаллов изначально характерно большое внутреннее напряжение, из-за чего заготовки-були могут раскалываться.
Можно получить из графита подобие алмаза в бытовых условиях. Изготовление такого оборудования считается условно-безопасным. Несоблюдение техники безопасности может привести к серьезным последствиям. В качестве источника напряжения может выступать сварочный аппарат или другой прибор, дающий аналогичный ток.
Под действием высокого напряжения резко повышается температура и происходит трансформация кристаллической решетки в алмазную, образец становится твердым.