Сапфир

Сапфир — синий камень, возможно от ивр. ‏ספּיר‏‎ или персидского названия с тем же значением) — драгоценный камень различных оттенков, одна из разновидностей корунда. В минералогии сапфирами называются корунды исключительно синего цвета, в ювелирной промышленности — любых цветов, кроме сиренево-красного. Синий окрас сапфира обуславливается присутствием примесей титана и железа. В старину в России сапфир, как и другие ценные минералы синей окраски, назывался баусом.

Существуют синтетические сапфиры, широко используемые в технике и ювелирном деле. Синтезируют как оптически прозрачные бесцветные химически чистые сапфиры (лейкосапфиры), так и окрашенные разнообразными примесями. Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком Огюстом Вернеем русск..

Сапфир является оксидом алюминия (химическая формула Al₂O₃).

Свойства и разновидности

Сапфир характеризуется высокой твёрдостью (9 по Моосу) и сильным блеском. Показатель преломления света 1,762—1,778. Температура плавления 2040 °C. Плотность 3,93 г/см³. Прозрачен в инфракрасной области до длины волны 6500 нм. Оптически анизотропен. Диэлектрик.

Ювелирные сапфиры

Сапфиры имеют богатую цветовую гамму: кроме камней классического синего цвета, встречаются также и цветные (так называемые «фантазийные») сапфиры — экземпляры корунда ювелирного качества оранжевого, розово-оранжевого (цвета лотоса, так называемые «падпараджа»), гранатово-красного (с эффектом плеохроизма), жёлтого, зелёного и розового цветов, а также бесцветные камни (лейкосапфиры). Высоко ценятся «звёздчатые сапфиры» — разновидности камня с хорошо выраженным эффектом астеризма. Однако более всего в сапфире ценится васильково-синий бархатистый цвет умеренной интенсивности. Тёмноокрашенный сапфир, в отличие от изумруда глубоких цветов, ценится меньше.

Синий цвет сапфира обусловлен примесями титана и железа в матрице Al₂O₃. Примесь хрома даёт розовый окрас, такие корунды зачастую называют рубинами. Ванадий окрашивает сапфиры в фиолетовый цвет. Железо без примеси титана — в жёлтые и зеленоватые тона.

Схожий с сапфиром по цвету минерал кордиерит иногда называют «водяным сапфиром» (устаревший термин).

Месторождения

Наиболее известные месторождения сапфира приурочены к пегматитам или к россыпям и находятся на территории США, Австралии, Мадагаскара, Индии, Шри-Ланки, Вьетнама, Бирмы, Таиланда и Китая. В России нет крупных месторождений, в которых сапфир может добываться в промышленных масштабах: его находки приурочены к проявлениям синего корунда, в которых встречаются в том числе и прозрачные, пригодные к огранке камни. Синий сапфир встречается на Урале и на Кольском полуострове (Хибины). Уральские сапфиры, как правило, имеют сероватый оттенок, кольские сапфиры обладают своеобразным зеленоватым оттенком при глубокой васильково-синей окраске.

Вероятно, что наиболее крупным голубым сапфиром, добытым в природе, стал камень, случайно найденный рентгенологом Стивом Майером в США в середине 1960-х годов^:102. Обследуя вместе с приятелем заброшенные карьеры вблизи городка Кантон (штат Северная Каролина), он обнаружил крупный обломок голубоватого горного хрусталя. Майер принёс камень на работу, где стал использовать в качестве пресс-папье. Спустя несколько месяцев один из пациентов обратил внимание на камень и посоветовал Майеру показать его геммологу или ювелиру. К удивлению рентгенолога, специалисты определили, что простой «кусок хрусталя» оказался огромным кристаллом голубого сапфира массой чуть более 3500 карат.

История слова и камня

Ещё древние тамилы, жители Юго-Восточной Азии, нередко находили сероватые непрозрачные камни, отличавшиеся исключительной твёрдостью. Эти камни они называли «корундам». Отсюда пошло звучание индийского «каурунтаки» и санскритского «курувинда» — позднее перешедшее (через латынь) в современную минералогию в общеизвестной форме «корунд». Прозрачные красные камни получили название «рубин», а прозрачные синие — сапфир. Однако, древние евреи и греки (а вслед за ними и римляне) так называли не современный сапфир (синий корунд), а лазурит (ляпис-лазурь)^:11.

В средневековой Руси рубины и сапфиры были известны под общим названием «яхонты». Это слово образовалось из системы сложной фонетической адаптации к русскому языку. Примерный путь можно проследить примерно так: персидский «йакунд» — арабский «йакут» — славянский «яхонт». При этом рубин назывался «яхонтом червлёным», а сапфир чаще всего — «лазоревым».

Применение

• Синие прозрачные сапфиры используют в ювелирных изделиях в виде огранок. Звёздчатые сапфиры обычно обрабатываются в виде кабошона.
• Синтетические лейкосапфиры находят применение в качестве сырья для изготовления офтальмологических скальпелей и хрусталиков глаза; для производства высокопрочных оптически прозрачных элементов (иллюминаторов космических станций, защитных стёкол оптических средств ракет и самолётов, защитных стёкол экранов в мобильных телефонах, часах и фотоаппаратах высшего ценового сегмента); как подложки в микросхемах; в стоматологии — для изготовления эстетичных брекетов, в промышленности — для изготовления сопел для гидроабразивных станков.
• В отличие от кварца, лейкосапфир не реагирует с парами щелочных металлов вплоть до самых высоких температур, поэтому из искусственного лейкосапфира массово изготавливаются горелки натриевых ламп высокого давления. Лейкосапфиры также находят применение в различных областях лазерной техники.
• Синтетический сапфир, активированный ионами Ti³⁺, используется в качестве активных элементов в титан-сапфировых лазерах.

Синтетические сапфиры

Сегодня сапфир востребован в технике и ювелирном деле. В первую очередь это касается оптически прозрачного сапфира — лейкосапфира. Благодаря выдающейся твердости и термостойкости его широко используют в качестве износостойких и термостойких окон, например в разнообразных мобильных гаджетах: наручных часах, сотовых телефонах. Также сапфировые подложки используют в полупроводниковой промышленности при изготовлении полупроводниковых микросхем и светодиодов по технологии кремний на изоляторе (en:Silicon on sapphire). Многие типы светодиодов изготавливаются на сапфировой подложке.

Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком Огюстом Вернеем русск. (или Вернейлем, как его иногда называют на старый лад). Использованный им метод синтеза — капельное осаждение в кислород-водородном пламени — носит сейчас название метод Вернейля. Сегодня этот метод также используется для промышленного синтеза сапфиров.

Позже был придуман метод Чохральского и его разновидности (метод Киропулоса, метод Степанова) — вытягивание кристалла из расплава с использованием затравочного кристалла. Сегодня по этому методу получают сапфиры массой до 300 килограммов.

В мире производится сотни тонн синтетических сапфиров в год, в основном в Китае, Японии, США и России. В России работает одно из крупнейших в мире предприятий по синтезу сапфиров.

Полученные сапфиры разрезают и полируют алмазными инструментами в размер заказчика.

Основные применения искусственных сапфиров:

• Ювелирное дело.
• Стойкая к удару, истиранию, температуре, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации оптика. В том числе стёкла для гаджетов, бронестёкла военной техники.
• Подложки полупроводниковых микросхем по технологии кремний на изоляторе (en:Silicon on sapphire).
• Подложки для оптоэлектронных устройств на основе нитрида галлия (GaN). Этот процесс используется в том числе для производства синих светодиодов, на основе которых делается белое светодиодное освещение.
• Активированное добавками рабочее тело для твердотельных лазеров.

Знаменитые сапфиры

• Крупнейший сапфир (весом в 1404,49 карата), получивший название «Звезда Адама», был добыт на Шри-Ланке в августе 2015 года.
• Чёрная звезда Квинсленда (733 карата)
• Звезда Индии (563 карата)
• Сапфир Логан (423 карата)
• Звезда Азии (330 карат)
• Сапфир святого Эдуарда (167 карат)
• Располи (135 карат)
• Сапфир Стюартов (104 карата)

Галерея

• 

  423-каратный (85 г.) синий Сапфир Логан

• 

  Необработанный грубый жёлтый сапфир, найденный на Сапфировом руднике в Спокане, недалеко от Хелены, штат Монтана

• 

  Каплевидный синий сапфир

• 

  Тёмно-синий сапфир, вероятно австралийского происхождения, демонстрирует блестящий поверхностный блеск, типичный для огранённых корундовых драгоценных камней.

• 

  Розовый сапфир

• 

  Гранёный падпараджа

• 

  Кристаллическая структура сапфира

• 

  Кольцо с сапфиром, изготовленное в 1940 году

• 

  Сапфир Його

• 

  Сапфир из Мадагаскара

• 

  Синтетический сапфир

• 

  Синтетический звёздчатый сапфир

• 

  Ксеноновая дуговая лампа Cermax с выходным окном из синтетического сапфира

• 

  Монокристаллический сапфировый ком, выращенный методом Киропулоса. Приблизительно 200 мм в диаметре и около 30 кг. (Второй фон виден на заднем плане.)