Metody otrzymywania kryształów syntetycznych

Metody otrzymywania kryształów syntetycznych – zbiór metod prowadzących do otrzymywania mniej lub bardziej doskonałych kryształów.

Metody te zaczęto rozwijać w XIX wieku. W wieku XX opanowano techniki otrzymywania materiałów syntetycznych o takiej jakości, że często przewyższają właściwościami najwyższej jakości materiały naturalne.

Syntetyczne materiały gemmologiczne można podzielić na monokrystaliczne, polikrystaliczne i amorficzne.

Podział metod

Większość technologii otrzymywania materiałów syntetycznych skierowana jest na produkcję materiałów monokrystalicznych.

Metody:

• wykorzystujące materiał jednoskładnikowy; można je podzielić na metody stosujące przejście materiału ze stanu:
  • stałego w stały, np. odszklenie i wyżarzanie
  • ciekłego w stały, np. metoda Czochralskiego, metoda Verneuila, metoda Kryopulosa, metoda Bridgmana, wędrującej strefy stopionej(inne języki) (topienia strefowego)
  • gazowego w stały, np. sublimacja–kondensacja, wzrost w próżni
• wykorzystujące substraty wieloskładnikowe; można je podzielić na metody stosujące przejście substratu ze stanu:
  • stałego w stały, np. krystalizacja w roztworze stałym
  • ciekłego w stały, np. wzrost z roztworu, wzrost przez reakcję chemiczną w roztworze wodnym, bezwodnym, w warunkach hydrotermalnych, kriogenicznych
  • gazowego w stały, np. wzrost przez reakcje odwracalne, heteroepitaksję.

Otrzymywanie kryształów w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury

W warunkach podwyższonego ciśnienia i odpowiednio zwiększonej temperatury można wywołać proces rekrystalizacji niemal dowolnego materiału zdolnego do krystalizacji.

Urządzenie do krystalizacji w tych warunkach ma formę prasy składającej się zwykle z kilku przeciwstawnych trzpieni zaciskających się współśrodkowo. Obszar największych ciśnień jest ogrzewany elektrycznie. W prasach tego typu można osiągnąć ciśnienie rzędu 100 000 atmosfer w temperaturach rzędu kilku tysięcy stopni Celsjusza. Takie warunki mogą być podtrzymywane długi czas.

W procesie rekrystalizacji można stosować też mineralizatory (substancje o własnościach katalitycznych – spełniają one funkcje topnika tworzącego roztwór z krystalizowaną substancją).

Zobacz też

• metoda flux-melt