Nel cuore delle antiche civiltà, furono svelate incredibili tecniche per creare paste vitree simili a gemme (e non solo, GUARDARE ARTICOLO PRECEDENTE) da incastonare, accanto a quelle naturali, nei sontuosi gioielli indossati dai grandi re. Nei secoli successivi, furono poi condotti numerosi studi e sperimentazioni per creare o migliorare l’aspetto delle gemme.
A partire dalla prima metà del XIX, ad opera di Jaques Ebelmen (1814 – 1852), iniziò lo studio delle gemme e della loro formazione che incominciò a delinearsi come scienza, la Gemmologia. Ebelmen fu il primo che sperimentò la crescita di gemme di sintesi.
I metodi comunemente usati possono essere di differenti tipologie, creati da scienziati o appassionati che spesso portano i nomi dei loro creatori.
Per la commercializzazione, naturalmente, tali processi devono essere a basso costo e comunque non superiori a quello del prodotto naturale.
I più comuni sono:
- l’utilizzo simultaneo di alta temperatura e pressione come nel caso del METODO A PRESSIONE, usato principalmente per produrre diamanti sintetici.
Fu inventato dalla General Electric e contemporaneamente dalla De Beers (tramite la sua ditta specializzata, la Element Six) che lottarono per avere l’esclusiva del Brevetto, dato che il mercato dei diamanti sintetici per uso industriale è superiore a quello della gioielleria . Negli anni ‘60 alcuni scienziati Russi inventarono il metodo BARS (acronimo di “Besspressovaya Apparatura visokogo davleniya Razrezanaya Sfera”, in inglese “Press-free High-pressure apparatus Split Sphere”), detto anche HP-HT (acronimo di High Pressure and High Temperature).
Questo metodo viene anche utilizzato per modificare il colore dei diamanti naturali rendendoli più bianchi.
- l’accrescimento da un materiale fuso di composizione uguale a quello del minerale desiderato; un simile risultato può essere ottenuto in diverse modalità.
METODO DI VERNEUIL (O “DI FUSIONE ALLA FIAMMA”)
La prima sintesi artificiale di una gemma avvenne ad opera del francese Auguste Verneuil che, nel 1902, brevettò un metodo che permetteva di creare corindone rosso(rubino) a costi contenuti; successivamente verrà utilizzato per produrre corindoni di tutti i colori come gli Zaffiri (anche asteriati), il Titanato di Stronzio (noto come “Fabulite”) e lo Spinello sintetico di vari colori.
Il materiale di partenza è l’allumina con aggiunta di ossido di cromo (per dare la colorazione rosso-violacea del rubino) che viene finemente polverizzato e posto in un contenitore all’interno di un forno da cui esce il materiale fuso goccia a goccia ( grazie al calore di questo particolare forno). Il lento raffreddamento della massa fusa porterà alla formazione di cristalli (chiamati “ Boule”, di pochi centimetri di diametro e di 5-10 cm. di lunghezza) dal quale, in seguito, verranno tagliate le gemme.
L’ultimo comparso sul mercato che viene utilizzato per produrre diamanti per uso industriale e per gioielleria. da Boule sono riconoscibili, anche dopo il taglio, per le loro linee curve di accrescimento interne visibili al microscopio.
METODO CZOCHRALSKY (o “DA TIRAGGIO”)
Inventato nel 1916 dal polacco Jan Czochralsky, fu introdotto industrialmente negli anni ‘50 e, ancora oggi, viene utilizzato per produrre Corindoni (Rubini e Zaffiri) e Spinelli di vario colore, Alessandrite, YAG (Granato di Ittrio e Alluminio) e GGG (Granato di Gadolinio e Gallio).
Un germe cristallino viene delicatamente immerso nei componenti fusi contenuti in un crogiolo di platino e iridio ,poi sollevato molto lentamente e ,grazie a lente e costanti rotazioni e in seguito al suo raffreddamento, si formano le masse cristalline (di 10 cm. di diametro e 40 cm. di lunghezza). I rubini vengono poi sottoposti ad un lungo e complesso procedimento per creare le inclusioni interne, capaci di riprodurre quel meraviglioso “effetto seta” che tanto fa ricordare le gemme naturali.
METODO KYROPOULUS
Inventato nel 1926 da Spyro Kyropoulos, fu proposto come miglioramento e semplificazione dei metodi Verneuil e Czochralski per ottenere boule monocristalline molto grandi e prive di crepe e impurezze. Il metodo è attualmente utilizzato per produrre Zaffiro per uso industriale.
METODO KASHAN
Si basa sulla miscela dei componenti della gemma con un prodotto chimico a basso punto di fusione che non reagisce con questi ultimi, ma ne facilita il moto (e quindi l’interazione) con conseguente crescita dei cristalli. Una volta raffreddata la miscela il solvente libero viene eliminato tramite azione di opportuni acidi, eccetto quello rimasto intrappolato come bolla nel reticolo cristallino, responsabile dello scarto di fabbricazione. Si tratta del metodo scelto per la produzione dei rubini usati in gioielleria, che arrivano anche fino a dieci carati di dimensione.
Una variante del metodo è stata usata da Chatham per ottenere smeraldi e berilli da una miscela di ossidi di silicio, berillo e alluminio, addizionata con un 1-2% di ossido di cromo e dispersa in molibdato di litio che funge da solvente. Si ottengono aggregati anche fino a 1000 carati di peso, anche se a volte inquinati da inclusioni di fenacite (silicato di berillio).
METODO “SKULL MELTING”
Sviluppato nell’istituto di fisica Lebedev a Mosca per produrre Zirconia Cubica in tutti i colori. E’ stato inventato per risolvere il problema dell’alto punto di fusione della Zirconia (2.750°) che non poteva essere raggiunta nei tradizionali crogiuoli di platino o tungsteno.
METODO BRIDGIMAN- STOCKBARGER
Introdotto industrialmente negli anni ‘50 per produrre “Boules” (monocristalli cilindrici) di Corindone (varietà zaffiro), Quarzo incolore e vari cristalli semiconduttori per laser ed elettronica.
un crogiolo contenente il materiale fuso puro viene lentamente raffreddato in uno speciale forno ottenendo,per lenta solidificazione, la formazione di una massa cristallina. Una variante tecnica di questo metodo è nota come HDSM (acronimo di Solidificazione Direzionale Orizzontale) sviluppato dal russo Bagdasarov negli anni ‘60 con la quale si ottiene YAG e Zaffiro incolore.
METODO DA FONDENTE (“FLUX”)
È il primo metodo praticato da Ebelmen nell’800, da allora la tecnica si è evoluta ad opera di diversi creatori di gemme quali Chatam, Judith Osmer (con i rubini “Ramaura”), la Linde, Gilson, i fratelli Douros, Kniscka e altri; con questo metodo furono prodotti Smeraldi, Rubini, Zaffiri, Alessandrite e YAG.
Avviene ad alta temperatura in crogiolo in una soluzione chimica chiamata “fondente” che favorisce la cristallizzazione della gemma. Attualmente non è più utilizzato.
- la cristallizzazione da una soluzione acquosa o da una miscela di sostanze che, riscaldate, fungano da solvente dal quale si cristallizza il minerale desiderato. Questo metodo simula il processo idrotermale di magmi naturali.
METODO IDROTERMALE
Inventato nel 1908 dal professor Giorgio Spezia per produrre dei piccoli cristalli di Quarzo, fu poi migliorato da alcuni scienziati Russi negli anni ‘60 (tutt’ora sono i maggiori produttori di gemme idrotermali). Consiste nello sciogliere materiale naturale in una soluzione liquida per poi successivamente ricristallizzarlo; il procedimento avviene ad alta pressione e media temperatura. Con questo metodo si producono Smeraldi (anche Smeraldi Biron e Lechleitner), Rubini, Zaffiri, Acquemarine e Berilli di vari colori.
METODO DA PRECIPITAZIONE CHIMICA
Viene utilizza una miscela acquosa a temperatura e pressione normali per produrre Opale (di vari colori) e Turchese.
L’ultimo metodo comparso sul mercato per produrre diamanti per uso industriale e per gioielleria è il METODO DI DEPOSIZIONE CHIMICA DA VAPORE (CVD). Con un processo simile viene anche prodotta la Moissanite sintetica.
Poi vi sono tanti altri processi minori per produrre gemme vetrose di varie tipologie (come i “nanomateriali”, recentemente comparsi sul mercato) o per pressatura e colorazione partendo da materiali naturali come Lapislazzuli e Coralli.
L’ingegno umano lavora ogni giorno per produrre gemme sintetiche sempre nuove e più belle, per soddisfare le esigenze di un mercato in crescita.