Inicio Preguntas habituales Diamante Jade Perla Otras gemas Certificados y Tasaciones Enlaces Algo sobre mí

SINTÉSIS DE MATERIALES GEMOLÓGICOS

El estudio de los cristales y su fabricación viene dado por la necesidad de obtener materiales útiles para usos tecnológicos en múltiples campos, por ejemplo en telecomunicaciones. Algunos de estos cristales obtenidos sintéticamente  han tenido gran aceptación en joyería. El diamante es uno de ellos, también los cristales de berilo verde, es decir de  esmeralda, se sintetizan y en ocasiones son tallados para emplearse en joyería. Los detalles de los diferentes métodos de síntesis en muchos casos están poco documentados o se desconocen. Además, las técnicas de fabricación están en constante evolución. Por eso, la información contenida en esta página, fruto de notas y observaciones realizadas a lo largo de algunos años, es susceptible de ser ampliada, mejorada y corregida.

Diamante sintético

Esmeralda sintética

DIAMANTE SINTÉTICO

Síntesis a Altas temperatura y Altas Presiones (High Presions High Temperatures, HPHT).

Esta técnica pretende reproducir las condiciones de formación del diamante que se dan en el interior de la tierra. Consiste en aplicar altas presiones (HP) y altas temperaturas (HT) a un nutriente de carbono. La primera piedra de este tipo fue sintetizada en 1953 por investigadores suecos de ASEA, y pronto le siguieron General Electric y De Beers. Desde la década de los setenta se producen cristales de este tipo con calidad gema. Al mantener las condiciones de crecimiento estables durante más tiempo se consigue sintetizar un diamante de 2 o 3 quilates en pocos días.

La mayoría de los cristales sintetizados con este sistema tienen un color que va de amarillo vivo a naranja debido a la presencia de átomos de nitrógeno en la red cristalina. Son diamantes del tipo Ib. También es posible hacer crecer diamantes incoloros, pero los problemas técnicos aún son considerables, por lo que este tipo de piedras no es muy común.

Síntesis por Deposición Química de Vapor (Chemical Vapor Deposition, CVD).

La deposición química de vapor (CVD) es un proceso con el que se sintetizan diamantes a partir de un gas rico en carbono. Aunque el fundamento de la técnica ya se conocía desde la década de 1930 no fue hasta principios del siglo XX cuando se consiguió sintetizar monocristales. El gas utilizado, en general metano, se calienta a temperaturas muy altas hasta que se descompone, en este punto los átomos de carbono precipitan sobre  una superficie. Bajo unas condiciones adecuadas se forma un monocristal que va creciendo por capas. La velocidad de crecimiento habitual de un monocristal calidad gema es de medio milímetro al día. Los diamantes sintetizados por el método CVD suelen tener un ligero tono marrón. Pero el tono de color cuando son tratados  con altas presiones y temperaturas (HPHT) a menudo desaparece.

Identificación de los diamantes sintéticos.

Pueden identificarse con instrumentos diseñados específicamente para ello, como el DiamondSure, DiamondView y el D-Scren (Figura 1).

 

D-Screen

Figura 1. D-Screen

ESMERALDA SINTÉTICA

Se obtienen por dos métodos diferentes, cada uno de ellos varía según el fabricante:

Técnica de crecimiento en fundente

Técnica hidrotermal

Técnica de crecimiento en fundente.

Sobre un cristal de berilo se hace crecer la esmeralda sintética, posteriormente esa semilla se elimina serrando el cristal obtenido. Las semillas tienen un tamaño de 40x1 y se montan sobre soportes de platino. El tipo de crisol usado es de dos cámaras separadas por una rejilla, en la primera de ellas se realiza la disolución de los componentes y por medio de unos agitadores  la masa pasa a la segunda cámara en la que están  las semillas. El mecanismo físico empleado es el gradiente de concentración, por el cual la solución saturada va depositando lentamente las capas de átomos sobre la semilla. Es importante mantener la velocidad de crecimiento, que debe ser lenta, para evitar la formación de cristales de fenaquita y de otros cristales autonucleados.

La semilla que se utiliza en la actualidad se obtiene de las propias esmeraldas sintéticas, antes se utilizaban semillas de berilo incoloro. Para aumentar las constantes de las piedras, que eran bajas, el fabricante Gilson añadió hierro a sus esmeraldas obteniendo la "Gilson N". Este tipo de esmeralda sintética se puede identificar porque en su espectro aparece una absorción a 429 nm debida al hierro que no aparece nunca en el material natural. Hoy en día hay muchos fabricantes en el mercado que utilizan el método de fase fundida.

Algunas características de las esmeraldas sintéticas.

Chatham,  usaba como  fundente vanadato-molibdato de plomo: p.e.  2,65; i.r.  1,561 - 1. 564 birref. 0,003.

Rusas: en este caso el fundente era vanadato de plomo. Para que los cristales crecieran más rápidos el crisol era rotatorio. El sistema se calentaba a 1250ºC y posteriormente se enfriaba a una velocidad de 3º a 10ºC por hora hasta llegar a 700º; en este momento se abocaba el crisol para eliminar la máxima cantidad posible de fundente: i.r.  ε = 1,563 ω = 1,559; br= 0,004; p.e. 2.65 ± 0.01.

Pueden tener inclusiones, fenaquita incolora; restos de  fundente de color marrón; platino; cristales con hábito rómbico que cambian de color con la luz y que son de alejandrita; fracturas soldadas en forma de huella dactilar que vistas con el microscopio presentan una estructura ordenada y también  inclusiones bifásicas.

Lennix: según su fabricante se obtenían utilizando un crisol de material barato desechable. Se trabajaba a unos 1000º con un proceso cíclico, estas esmeraldas  suelen presentar un aspecto muy parecido a las naturales: las de color es verde claro; i.r.  ε = 1,556-1,562 (medio 1,559) ω = 1,558-1,566 (1,562),  birref. 0,003; las de color verdes oscuro, í.r.  ε = 1,555-1,565 (medio 1,560) ω = 1,560-1,568 (1.564) y de birref. 0.004; p.e. 2,66; inclusiones,  tubos opacos paralelos al eje c; marcas de crecimiento zonal paralelo al cara de hexaedrol; fracturas soldadas; bifásicas

Seiko: í.r. 1.560 y 1.564; p.e.2.65; inclusiones, bandas  verdes e incoloras paralelas a a la tabla;  restos rectangulares de fundente orientados en una dirección; cristales entre la  zona de distintos colores.

Características generales de las inclusiones cuando las esmeraldas han sido sintetizadas con la técnica de crecimientos en fundente.

Restos de fundente en forma de velos

Figura 2. Fotomicrofotografía realizada con iluminación de campo oscuro a 25x.

Restos sólidos de fundente que forman “velos” (Figura 2)

Líneas rectas o angulares, son un fuerte indicio aunque las naturales también las pueden tener.

Restos metálicos del crisol.

Técnica hidrotermal

En un autoclave herméticamente cerrado se colocan los nutrientes separados; en la parte superior del autoclave se coloca el óxido de silicio y el mineralizador mientras que en la parte inferior se colocan los demás nutrientes: el óxido de aluminio y el de berilio. De esta manera los componentes se desplazan a la zona de reacción por convención y se depositan sobre una semilla. En general las constantes para las esmeraldas sintetizadas por el método hidrotermal  son, p.e.  2.68; i. r  1.566 y 1.571 ; br. 0.005

Biron fabricaba por este proceso cristales limpios y grandes, usaba como semilla berilo natural; p.e.  2.68-2.7; i. r. 1.569 y 1.573 ± 0.001 br. 0.004‑0.005. Estas constantes son muy bajas para ser hidrotermal. Puede tener inclusiones, bifásicas en formas de velos; huellas dactilares, y tachuelas; cristales de fenaquita en distintas formas, desde tachuelas hasta grupos o bien cristales aislados; líneas jarabosas, pequeñas partículas blancas formando líneas o uves. Si se realiza un microanálisis químico se encuentra una gran cantidad de cloro, que solamente aparece en cantidad en las esmeraldas sintéticas de Linde y Regency debido al uso del cloruro de cromo para dar coloración a la esmeralda.

Identificación de las esmeraldas naturales.

El estudio de las inclusiones es fundamental, la esmeralda natural suele tener inclusiones y algunas de ellas con valor de diagnóstico, como pueden ser la calcita o pirita (Figura 3).

En el caso de que el ejemplar no tenga inclusiones significativas se deberá recurrir a técnicas de espectrofotometría de infrarrojos. Esta técnica consiste en buscar la presencia de determinados elemntos o sustancias que no se hayan presentes en las esmeralda naturales; por ejemplo,  las esmeraldas de fase fundida no contienen nada de agua. De estamanera, la prsencia de agua descarta una procedencia sitética por fase fundida.

 

Pirita en esmeralda

Figura 3. Pirita en esmeralda natural. Fotomicrografía realizada a 30x con iluminación de campo oscuro.

inicio Ir al inicio de la página


Este sitio web está mantenido únicamente con ánimo divulgativo y voluntariamente, su autor agradecerá cualquier aportación o crítica. Se puede reproducir total o parcialmente el texto aquí expuesto siempre que se cite la fuente y el autor. Las imágenes, si no se indica lo contrario, son propiedad del autor del sitio web, para utilizar alguna solicite permiso al autor en la dirección de correo electrónico abajo indicada.

José Manuel Rubio Tendero
jmgemologia@gmail.com