Синтетические опалы

синтетический опалБлагородный черный опал считается одним из самых ценных драгоценных камней семейства кремнезема. Известно, что существует несколько основных видов природных опалов, в том числе белый и огненный опал.

Ученые выяснили, что для образования любого из видов природных опалов должно пройти около 100 000 лет. В Австралии, где были найдены самые большие месторождения опалов ученые задались вопросом, можно ли каким-либо искусственным методом стимулировать образование опалов?

Чтобы ответить на этот вопрос в 60-х годах двадцатого века ученые начали полномасштабные лабораторные исследования в данном направлении. Детальное изучение свойств и структуры природного драгоценного камня привело к научным открытиям, сделавшим возможным синтез опалов в лабораторных условиях. Самым первым вопросом, на которые ученые постарались найти исчерпывающий ответ – происхождение ярких оттенков, присущих структуре самых красивых видов опалов.

структура опалаОсновным инструментом, который использовали научные работники, стал электронный микроскоп, позволяющий делать снимки предметов, которые в сотни раз меньше тех, что можно разглядеть в обычном оптическом микроскопе. Особенности этого инструмента значительно усложняли процесс исследования. Обычные образцы опалов было невозможно использовать в качестве основного предмета рассмотрения. Ввиду этого была разработана методика, благодаря которой было налажено исследование свойств опала с помощью очень тонкой пленки или «реплика». По сути, реплика – тонкая пленка углерода, которая полностью повторяет поверхность природного опала.

В результате таких исследований было установлено, что структура опала представляет собой соединением мельчайших прозрачных частиц в форме шариков, размером в 0,2 мкм. Причем эти «шарики» укладываются в строгом геометрическом порядке по отношению друг к другу. Эти особенности строения камня и делают возможным появление такого множества изумительных цветов. Строгая геометрическая последовательность упаковки частичек материала, является одним из самых главных условий трехмерной дифракционной решетки.

Таким термином физики обозначают явление, когда появляются все цвета спектра, в то время как параллельный пучок света проходит сквозь серии тонких близко расположенных линий.

Выяснилось, что игра цвета в камне напрямую зависит от размеров мельчайших частичек. В самых красивых черных опалах размер частиц варьируется от 0,15 мкм до 0,3 мкм. Если частицы окажутся больше или меньше, то большого количества ярких цветов наблюдаться не будет. Такой опал считается обычным.

Для образования черного опала с совершенно правильной геометрической формой частичек или сфер, необходимые постоянные климатические условия. Важно, чтобы на протяжении долгого времени не менялось давление, концентрация вещества, и температура. Такие условия встречаются в природе крайне редко, что и является причиной столь редкого нахождения благородного черного опала в природных условиях.

синтетический опал изделиеНа основании этих и других полученных данных, была разработана методика производства искусственных опалов. Оказалось, что в лабораторных условиях опалы синтезируются значительно быстрее, чем в природе, так как человек может поспособствовать созданию и поддержанию нужных условий.

Впервые искусственный опал был синтезирован в 1964 году австралийцами А. Гаскином и П. Дарре. Именно в этом году этим ученым был выдан  первый патент на производство опалов.

Что представляет собой процесс искусственного синтеза благородного опала? Этот процесс сложный, но довольно интересный. Исходным материалом для данной цели является раствор натриевого силиката. Его используют для приготовления шариков кремнезема нужного размера.

Эти шарики изготавливаются в результате нагревания этого раствора с ионообменными смолами в течении 30 – 100 часов. После применения некоторых методов, ученые получают осадок, в котором присутствует слой, содержащий шарики кремнезема одинакового размера. Единственное отличие этих шариков от природных, заключается в том, что в их составе присутствует гораздо больше воды.

Для того, чтобы извлечь лишнюю воду, шарики подвергаются длительному нагреванию при температуре  100Cº. В случаях, когда требуется чтобы этот процесс произошел быстрее шарики нагревают до температуры 600С°. Для соединения шариков друг с другом применяется специальное клеящее вещество – полиметиловый метакрилат.

Со временем ученые научились добиваться того, чтобы шарики нужного размера плотно соединялись, друг с другом без примеси клеящего вещества. В одном из методов, осевшие частички образовывали «конгломерат», которые в последствии подвергался тепловой обработке 900Cº. Жесткое, твердое тело, получаемое в результате, отличается наличием цветовых эффектов, схожих с тем, что наблюдаются в природном опале.

С течением времени видоизменялся и сам метод изготовления прозрачных шариков и методов их соединения друг с другом.

Интересно, что в 1971 – 1972 году можно было прочитать сообщение о том, что благородный опал синтезировал французский ученый Пьер Жильсон. Особенность этого произведения искусства в том, что он очень сильно похож на природный образец.

Позднее появился еще один метод производства камней, схожих по своим характеристикам с опалами. Это произошло в 1976 году. Камень, созданный по совершенно новой технологии получил название, или стал известен, как камень Слокума.

Такова история создания синтетических аналогов редчайших драгоценных камней.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий