Нанокристаллы

Нанакристаллы - российское изобретение, которым можно гордиться. Нам очень приятно, что синтезировать Нанокристаллы (торговая марка Nanocristall), пригодные для ювелирного производства удалось нашим друзьям из ювелирной компании Формика во главе с кандидатом геолого-минералогических наук Кареном Авакяном. Нанокристалл - синтетический материал с невероятными характеристиками, имитирующий Сапфир, изумруд, опал и многие другие драгоценные и полудрагоценные камни. Этот материал только набирает популярность, но мы уверены - у него большое и светлое будущее. Кстати, основным потребителем Нанокристаллов на данный момент является компания Pandora.

Cтатья генерального директора ГК «Формика», опубликованная журналом Ювелирное Обозрение.

Высококачественные ювелирные камни встречаются в природе крайне редко и имеют высокую стоимость. В качестве доступной по цене альтернативы на рынке представлены материалы, аналогичные по цвету, блеску, показателю преломления, прозрачности, твердости природным полудрагоценным, драгоценным и поделочным камням. Наряду с выращенными кристаллами используются также бесцветные и цветные стекла, хрусталь, прессованные, органические и стеклокерамические материалы. ГК «Формика» уже более 20 лет занимается производством, обработкой и продажей синтетических кристаллов, стекол и других материалов для ювелирной промышленности. За это время специалисты компании основательно изучили преимущества и недостатки практически всех существующих материалов.

Синтетические кристаллы

В России так принято называть все синтезированные человеком минералы, но ювелиры большинства других стран к данной группе относят только минералы, имеющие состав и свойства, аналогичные природным: алмаз, изумруд, александрит, рубин, сапфир, шпинель, аметист, цитрин, дымчатый кварц и др. Для их синтеза применяются такие широко распространенные методы, как гидротермальный, флюсовый, Вернейля, Чохральского, Багдасарова и др. Некоторые из названных технологий достаточно дорогие, но гарантируют получение кристаллов высокого качества. Рыночная цена синтезированных алмазов, гидротермальных изумрудов, александритов, выращенных методом Чохральского, даже при высокой стоимости производства все равно будет значительно ниже их природных аналогов. Еще одна группа синтетических ювелирных камней - фианиты, иттрий-алюминиевые и галий-гадолиниевые гранаты - не имеет аналогов в природе. По цвету они иногда имитируют некоторые природные камни, хотя их химический со- став и физические свойства отличаются. Камни этой группы принято называть имитациями. Например, бесцветный фианит является самой популярной и доступной по цене 18 имитацией бриллианта. Впервые выращенный в 1970-е годы в СССР, сегодня в промышленных объемах он производится в основном в США и Китае. Одно из подразделений ГК «Формика» уже более 15 лет успешно выращивает сырье и осуществляет огранку фиани тов специальных цветов: изумрудно-зеленого, сапфирового, коричневого, с эффектом «александрита» и др. За годы успешной работы с фианитами наши специалисты обнаружили не только преимущества этого минерала, но и его недостатки. Главный из них - неравномерность окраски. Эта особенность объясняется тем, что концентрация элементов- красителей в расплаве и в выращиваемом из него кристалле бывает не всегда одинакова (отношение этих концентраций в одних случаях меньше единицы, а в других – больше), поэтому по мере роста кристаллов насыщенность окраски мо- жет как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от конкретного цвета и элемента-красителя. Еще одним ограничением для применения некоторых цветных фианитов является невозможность их использования для закрепки в воске и при технологии литья с камня- ми. Фианиты зеленого, синего, голубого, черного оттенков легко меняют цвет после термоудара в агрессивной окислительной среде.
Высокая плотность, твердость и великолепный блеск фианитов (при весьма невысокой стоимости) делают их незаменимыми для имитации бриллиантов: бесцветных, коричневых, розовых, желтых, голубых. Но эти же достоинства превращаются в недостатки при попытке имитации самоцветов, таких как изумруд, сапфир, аметист, танзанит, хризолит.

Цветные стекла и хрусталь

Стекла и хрусталь (стразы, шатоны, бисер и др.) используются преимущественно в бижутерии и крайне редко в ювелирном деле. Их стоимость ниже, они равномерно окрашены, имеют низкий показатель преломления, плотности, твердости, слабый блеск и непригодны для литья с камнями.

Ситалы, или Нанокристаллические материалы

Эти продукты состоят из аморфной матрицы и выращенных из нее и равномерно распределенных по всему объему наноразмерных (7-10 мм) кристаллов. Их состав и структура могут быть самыми разнообразными. Сочетая в себе все лучшие особенности и свойства стекол и кристаллов, ситалы с успехом применяются в производстве оптики, электро- ники и бытовой техники. Природным аналогом ситалов может служить обсидиан – эффузивная вулканическая порода, состоящая из алюмосиликатного стекла и мельчайших зародышевых кристаллов (кристаллитов) и микролитов. Этот исключительный материал заинтересовал специалистов «Формики» еще в 1993 году. Первые образцы из- умрудно-зеленого ситала были выращены в лаборатории одного из московских НИИ, однако потребовалось много лет, прежде чем нанокристаллические материалы были запущены в производство. Сегодня «Формика» является единственной в мире компанией, которая разработала и производит в промышленных масштабах этот совершенно новый для ювелирной промышленности синтетический материал. Компания владеет патентом на применение цветных ситалов в ювелирной промышленности и производит продукцию под следующими запатентованными названиями: «Нанокристалл», «Nanocrystal», «Nanogem» и «Formica nanogem». Продуктовая линейка представлена шпинелью, сапфирином, рутилом, гранатом, кварцем и другими минералами (в зависимости от цвета), а вмещающая их аморфная матрица состоит из высокотемпературного алюмосиликатного стекла.

Нанокристаллы обладают совершенно уникальными физическими и оптическими свойствами:

• твердость 7-7.5;
• показатель преломления 1.61-1.64;
• плотность 3-3.3 г/см3;
• температура плавления 1650-1750 С;
• цвет и блеск – максимально приближенные к основным природным самоцветам;
• прозрачность – прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные;
• окраска – равномерная и однородная;
• пригодность для литья с камнями – идеальная.

В настоящее время «Формика» производит прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные виды нанокристаллов, которые почти идеально имитируют цвет, блеск, твердость и плотность таких самоцветов, как изумруд, сапфир, шпинель, топаз, хризолит, цитрин, гранат, розовый и дымчатый кварц, черная шпинель, бирюза и др.минералы. На представленных фотографиях ограненных цветных нанокристаллов заметна идентичность их окраски с природными самоцветами. Особенно удивляет сходство изумрудно-зеленого нанокристалла с природными аналогами: они неотличимы по цвету, блеску, показателю преломления и очень близки по плотности и твердости . Учитывая его весьма доступную стоимость, этот наноизумруд можно уверенно назвать достойной альтернативой гидротермальному изумруду, а также зеленому фианиту, иттрий-алюминиевому и галий-гадолиниевому гранатам. Сапфирово-синий нанокристалл заметно отличается от природных сапфиров по плотности, показателю преломления и твердости, но идентичен по цвету и блеску.Нашнаносапфир успешно конкурирует по цене с синтетическим корундом и пользуется большим спросом в диапазоне размеров от 0,8 до 15 мм. Хризолитовый, цитриновый, розовый, серый, все виды топазовых и другие прозрачные нанокристаллы очень близки своим природным аналогам как по цвету, так и по физическим свойствам . Они гораздо лучше имитируют соответствующие природные полудрагоценные камни, чем фианиты, гидротермальные или флюсовые кристаллы и пригодны для технологии литья с камнями. Изумрудно-зеленый, сапфирово-синий и некоторые другие цвета нанокристаллов мы производим в очень темном, темном, среднем и светлом вариантах. Темные разновидности используются для камней мелких размеров, а более светлые – для крупных огранок. Это позволяет получить одинаковую насыщенность в камнях разного разме- ра, что крайне важно для производителей ювелирных изделий. Наряду с наиболее популярными прозрачными нанокристаллами «Формика» производит черный, бирюзовый, молочно-белый, бежевый, медовый и другие полупрозрачные (опаловые) и непрозрачные виды.

Физические свойства Нанокристаллов (НК) в сравнении с соответствующими природными аналогами (ПР)

В настоящее время мы ограничили продажу нанокристаллов в сырье и предлагаем продукцию европейской машинной огранки фирмы «Прециоза», китайской машинной и ручной огранки высокого качества. Преимущество цветных нанокристаллов перед синтетическими кристаллами, стеклами и другими альтерна- тивными материалами столь очевидно, что, несмотря на глобальный экономический кризис в ювелирной отрасли, вся производимая нами продукция в больших объемах реализуется в Таиланде, Китае, Индии, Европе, США, России и странах СНГ. Внедрение Nanogem оказалось настолько востребованным, что в этом году в дни работы сентябрьской выставки Hong Kong Jewellery&Gem Fair мы вышли в финал конкурса, организованного журналом Jewelry News Asia, и получили награду за лучшую инновацию в категории «Производство и технология». Эта победа - еще одно подтверждение признания нанокристаллов ювелирами всего мира в качестве достойной имитации природных самоцветов!

Карен Авакян,
кандидат геолого-минералогических наук
(ГК «Формика»).