Искусственный бриллиант: виды и характеристики¶

Искусственный бриллиант — обобщённое название синтетических алмазов, полученных искусственным путём, а не сформированных в природе. По химическому составу и кристаллической структуре синтетический алмаз идентичен природному: оба состоят из углерода, кристаллизованного в кубической решётке, и обладают твёрдостью 10 по шкале Мооса. Термин «искусственный бриллиант» применяется в быту и ювелирной торговле; в научной и промышленной литературе используется термин «синтетический алмаз».

¶История

Первые попытки получить алмаз искусственно относятся к началу XIX века. В 1814 году французский химик Луи-Жозеф Гей-Люссак и инженер Тенар пытались воспроизвести условия образования алмаза, однако полученные ими образцы алмазами не являлись.

Успешный синтез был осуществлён в 1954 году в лаборатории компании General Electric (США). Группа исследователей под руководством Фрэнсиса Банди и Герберта Холла получила первые синтетические алмазы методом высокого давления и высокой температуры (ВДВТ, HPHT). В СССР аналогичные работы проводились в Институте физики твёрдого тела АН СССР: в 1955 году группа учёных под руководством Льва Верещагина и Бориса Дерюгина получила синтетические алмазы на прессе «Бельвилл».

В 1960-е годы в СССР и США были налажены первые промышленные линии по производству синтетических алмазов. Основным потребителем стала не ювелирная отрасль, а промышленность: синтетические алмазы использовались для изготовления абразивных инструментов, сверл и режущих элементов.

В 2010-е годы произошёл качественный скачок: появились ювелирные синтетические алмазы крупного размера и высокой прозрачности. Компания Gemesis (США) первой вывела на рынок ювелирные синтетические алмазы, выращенные методом ВДВТ. В 2012 году израильская компания Sarin Technologies и ряд других производителей начали коммерческое производство алмазов методом химического осаждения из газовой фазы (CVD).

¶Способы получения

¶Высокое давление и высокая температура (HPHT)

Метод воспроизводит условия, при которых алмазы формируются в мантии Земли. Углеродсодержащий материал (обычно графит) помещается в пресс, создающий давление 5—6 ГПа при температуре 1300—1600 °C. В качестве катализатора используются сплавы железа, никеля и кобальта. Рост кристалла занимает от нескольких суток до нескольких недель. Метод позволяет получать кристаллы кубической, огранённой формы, что удобно для ювелирного применения.

¶Химическое осаждение из газовой фазы (CVD)

Метод основан на разложении углеродсодержащих газов (чаще всего метана) на подложке — тонкой пластине природного или синтетического алмаза — при температуре 700—1000 °C и пониженном давлении. Рост кристалла идёт слоями, что позволяет получать плитки толщиной до нескольких миллиметров. Метод CVD даёт более высокое химическое чистоту кристалла и позволяет точнее управлять свойствами материала.

¶Отличие от природного алмаза

Синтетический алмаз практически неотличим от природного визуально. Различия выявляются только лабораторными методами:

Для идентификации применяются спектроскопия, люминесцентная дефектоскопия, анализ включений под микроскопом. Крупные ювелирные лаборатории (GIA, IGI, HRD) сертифицируют синтетические алмазы с указанием способа выращивания.

¶Применение

¶Промышленное

Основная доля мирового производства синтетических алмазов приходится на промышленное применение: абразивные порошки, отрезные круги, свёрла, буровые коронки, режущие инструменты. Синтетические алмазы используются в оптике (окна для лазеров и детекторов), электронике (как подложки для высокомощных транзисторов), в качестве детекторов излучения.

¶Ювелирное

С 2010-х годов синтетические алмазы выращиваются для ювелирных изделий. По данным отраслевых аналитиков, к 2023 году доля синтетических камней на мировом рынке ювелирных алмазов составляла около 18—20 % по объёму. Стоимость синтетических камней, как правило, ниже природных аналогов того же размера и качества.

¶Терминология

В ряде юрисдикций законодательно ограничивается использование термина «бриллиант» для синтетических камней. В России Федеральный закон «О драгоценных камнях» (№ 41-ФЗ от 26 марта 1998 года) относит алмаз к драгоценным камням, а термин «бриллиант» традиционно применяется к огранённому алмазу независимо от происхождения. Федеральная антимонопольная служба неоднократно указывала ювелирным магазинам на необходимость указывать происхождение камня в маркировке.

В международной практике используются обозначения: «laboratory-grown diamond» (выращенный в лаборатории), «laboratory-created diamond» (созданный в лаборатории), «synthetic diamond» (синтетический алмаз).

¶Экологические аспекты

Производство синтетических алмазов, особенно методом CVD, требует значительного энергопотребления. По оценкам ряда исследований, энергозатраты на выращивание одного каратного синтетического алмаза методом HPHT сопоставимы с затратами на добычу эквивалентного природного камня. Приверженцы синтетических алмазов указывают на отсутствие проблем «кровавых алмазов» и меньший объём горных работ; критики отмечают высокую энергоёмкость производства.

Источники:

• ГОСТ Р 53968-2010. «Алмазы ювелирные. Технические условия»
• Гей-Люссак Л.-Ж., Тенар Ж. Мемуары Парижской академии наук, 1814
• Bundy F. P. et al. «Man-made diamonds», Nature, 1955
• Верещагин Л. Ф., Дерюгин Б. Н. Труды Института физики твёрдого тела АН СССР, 1955
• Federal Trade Commission. Jewelry Guides, 2018
• Федеральный закон «О драгоценных камнях» № 41-ФЗ от 26 марта 1998 года