А Вернейль рвался дальше. Он мечтал вырастить сапфир, хотя в те времена даже с причиной его синей окраски не все было ясно. Ученый экспериментировал с различными оксидами и остановился на железе и титане. В 1911 году были опубликованы патенты на выращивание синего сапфира. Через два года общий объем производства сапфира достиг 1200 килограммов, а рубина — 2000 килограммов.
Метод Вернейля оказался пригодным и для выращивания шпинели. Первый синтез этого соединения осуществил А. Пари, студент Вернейля. Палитра шпинели несравненно шире корундовой. Здесь голубые, аквамариновые, синие, зеленые, розовые и другие цвета.
В 1913 году Огюст Вернейль умер. Прервалась полоса выращивания рубинов, сапфиров и шпинелей. Началась первая мировая война, потом пожар революций, кризисы. Людям было не до самоцветов и их искусственного получения…
В 30-х годах Р. Наккен вырастил пятиграммовые кристаллы кварца за девяносто часов. Его метод основывался на том, что растворимость кварцевого стекла превосходит растворимость кварца. Поэтому при одной и той же температуре стекло, насыпанное в автоклав, растворяется, а кварц выпадает из раствора и нарастает на затравку. Однако наступал момент, когда стекло покрывалось тонким слоем кварца и переставало питать раствор. Одновременно прекращался рост кристаллов кварца. Следовало разработать технологию синтеза, при которой в одном участке автоклава кварц растворялся бы, а в другом — выпадал из раствора. Задача содержала внутреннее противоречие и казалась неразрешимой.
Решение нашел А. Уокер в 1950 году. Он предложил нагревать автоклав раздельно: низ — до 673 кельвинов, а верхнюю часть — до 653 кельвинов. На дно автоклава насыпали кварцевую шихту, а вверху подвешивали затравочные кристаллы. Дальнейшее понятно. Конвекционные токи поднимают горячий, обогащенный кремнеземом раствор в верхнюю, более холодную зону автоклава. Выпавший из раствора кварц нарастает на затравку, а остывший раствор опускается вниз за новой порцией кремнезема. И так до тех пор, пока выросший кристалл не заполнит автоклав. Свои опыты Уокер проводил в растворах соды и щелочи. Максимальное его достижение — 312 граммов кварца за месяц.
В Советском Союзе опыты по синтезу кварца были начаты в 1939 году. Вел их Н. Н. Шефталь по методике Наккена и, естественно, больших успехов не добился. В результате почти тысячи экспериментов были получены только мелкие кристаллы. Однако ценнее их оказался приобретенный опыт. В самом начале 50-х годов Шефталь применил метод температурного перепада. Результаты не замедлили сказаться: из раствора карбоната натрия вырос кристалл весом 17 граммов.
Дальнейшие работы в Институте кристаллографии АН СССР возглавил В. П. Бутузов. Его группа занималась выращиванием кварца из смеси растворов соды и щелочи. В лучшем опыте за один месяц вырос кристалл весом 73 грамма. Затем кристаллов стало так много, что их использовали в технике. Испытания показали, что по своим свойствам они не отличались от природных. Это был успех.
Однако работу группы Бутузова пришлось прекратить. Во-первых, ученые не могли добиться хорошей воспроизводимости результатов. Во-вторых, неправильный выбор затравочных кристаллов приводил к образованию двойников. К тому же в одном из опытов автоклав «вспомнил», что произошел от «бомбы», и взорвался.
В 1952 году К. Браун, Н. Вустер и В. Вустер вырастили кристалл весом 150 граммов. Физические свойства его были аналогичны высококачественному природному кварцу. Почти одновременно группа советских ученых из Центральной научно-исследовательской лаборатории пьезотехники (ЦНИИЛП) вырастила кристаллы отличного кварца весом до 100 граммов. Однако до промышленного производства было далеко.
Не лучше обстояло дело с гранатами. Для их синтеза применили автоклавы и вырастили кристаллы андрадита и гидрогроссуляра. Пятидесятые годы увенчались синтезом уваровита сразу в нескольких лабораториях. Методика синтеза оказалась настолько простой, что этот изумрудно-зеленый гранат можно получить дома.
Возьмите 33,6 грамма гашеной извести, 30,4 грамма оксида хрома и 36 граммов оксида кремния (все это можно задешево купить в магазине химических реактивов). Тщательно перемешайте порошки, поставьте на электрическую или газовую плиту. Прокаливайте смесь примерно месяц. Полученный уваровит охладите до комнатной температуры. Вот и все. Вы стали обладателями чудесных кристаллов размерами до 0,01 миллиметра. Остается утешать себя, что более крупных кристаллов уваровита не получили и ученые, несмотря на их степени, звания и заслуги.
После многолетней кропотливой работы американцы Л. Кос и Х.-С. Йодер в 1955 году синтезировали пироп, спутник алмаза, и альмандин. Для этого им потребовалось оборудование, создающее давление до 3 гигапаскалей и температуру до 1300 кельвинов. Размеры полученных гранатов вполне приличные, из них можно огранить ювелирный камень. Однако себестоимость настолько велика, что даже миллионеры предпочтут съездить в Индию и купить природный гранат на восточном базаре.
