Рассмотрим пример, бриллианты, изумруды, рубины образуются в условиях экстремально высокого давления и температуры глубоко под землей. Этот процесс растягивается на миллионы лет.

Выращенные в лаборатории камни, также известные как синтетические, создаются в контролируемой среде, имитирующей природные условия. Для этого используются специальные аппараты. Для бриллиантов — аппараты высокого давления и высокой температуры, HPHT, или аппараты химического осаждения из газовой фазы, CVD

• Метод высокого давления и высокой температуры HPHT (High Pressure High Temperature)

Данные метод является хорошо изученным и наиболее приближенным к природному процессу. Он воспроизводит условия, при которых бриллианты образуются в недрах Земли.

Используется небольшой кристалл природного или уже выращенного бриллианта, который называется «затравкой», и чистый углерод в виде графита.

Графит и затравка помещаются в специальную камеру с пресс-формой, где создается огромное давление, около 55 000 атмосфер, и высокая температура более 1500 °C. Внутри камеры находится металлический катализатор. Например, железо, никель или кобальт, который помогает процессу.

Далее под воздействием тепла и давления графит начинает плавиться и растворяться в катализаторе. Атомы углерода затем медленно мигрируют к холодной затравке и начинают нарастать на ней, формируя новый кристалл.

Весь процесс может длиться от нескольких дней до нескольких недель, в зависимости от желаемого размера и качества камня.

• Метод химического осаждения из газовой фазы CVD (Chemical Vapor Deposition)

Этот подход более инновационный и дает возможность создавать бриллианты высшего качества.

Тонкую пластину бриллианта-затравки, помещают в вакуумную камеру, в которую подают метан, богатый углеродом. Затем этот газ нагревают до высоких температур 800-1200 °C, чтобы он расщепился на плазму. Атомы углерода из плазмы начинают медленно осаждаться на затравке слой за слоем, формируя кристалл. Рост может длиться от нескольких недель до нескольких месяцев, что позволяет создавать камни более крупных размеров.

Для выращивания цветных камней используются другие, но не менее сложные методы.

Метод Чохральского. Этот метод основан на медленном вытягивании кристалла из расплава. В тигель помещается сырье, которое нагревается до расплавленного состояния. Затем в расплав опускается затравка, которая медленно вытягивается вверх, одновременно вращаясь. По мере вытягивания на ней нарастает новый кристалл. Этим методом получают александрит, сапфир, рубин, и другие

Метод Вернейля. Самый старый и простой промышленный метод. Измельченный порошок (шихта) нужного состава плавится в специальной печи при очень высокой температуре. Затем расплавленные капли падают на маленький кристалл, который служит основой для роста. В результате образуется цилиндрический кристалл, называемый «булей». Этим методом выращивают рубины, сапфиры и шпинель.

Методы из растворов

Гидротермальный метод. Один из самых распространенных методов, позволяющий получить кристаллы, максимально похожие на природные. Процесс происходит в специальном герметичном сосуде -автоклаве, где создаются условия, приближенные к природным: очень высокое давление и температура. Исходное сырье, например, обломки природного минерала, помещается в автоклав с растворителем. Под воздействием высокой температуры и давления сырье растворяется и затем осаждается на затравке, постепенно образуя кристалл. Так выращивают изумруды, кварцы: аметисты, цитрины и некоторые другие камни.

Метод флюса. Этот метод похож на гидротермальный, но вместо водного раствора используется расплав — растворитель флюс. Исходные компоненты растворяются в флюсе при высокой температуре, а затем происходит медленное охлаждение. При этом избыточное вещество кристаллизуется на затравке. Этот метод подходит для выращивания изумрудов, рубинов, сапфиров и александритов.