 拓帕石是少数在市场上受观迎但却还未有合成品上市的宝石之一,不容置疑的是拓帕石在珠宝用途上的供给是足够的,而它具有的物理特性很少可应用于工业上,除此之外要以一般的水热法来制作合成拓帕石亦较困难,但无论如何在2000年初合成拓帕石已在俄国的矿物实验学院Institute of Experimental Mineralogy成功制出,这些样本经过一些研究以便对其结晶形态、颜色的形成及天然拓帕石晶体的结构能够更深入的了解,以下是关于其生长方法,实验环境和宝石学特性的报导。 合成拓帕石晶体的成长是在摄氏500℃~800℃,压力则为20~200MPa,再放置于铬镍合金的压力锅中,水中则加入氟化铝(AlF3)作为溶剂,经测试合成制程后的液体,其PH值为1~2的酸性,压碎的石英与拓帕石原料置于压力锅的上方区域,在上下两端温度相差20℃~100℃之间,经过20~30天的合成作用,即可完成合成拓帕石的制作。 此制程所形成的合成拓帕石晶体常为浅灰至接近无色,大小范围为厚2.5mm~4mm,长20.1mm~40.8mm,宽则为8mm~15mm,重量可达20公克以上。约有一半含有种芯片,其成长率会因结晶方向,或晶体特性或是成长的情况有所不同。 对于合成拓帕石亦使用加热及辐射的方式来改变它们的体色,就如同天然的拓帕石的反应一般,这些合成拓帕石的颜色会由浅灰或接近无色的情况,经由γ射线的高能量变成褐色,并在经热处理之后,变成了蓝色,而变成褐色的合成拓帕石其颜色的稳定度尚未经过研究。在其中的一颗合成晶体中可见到一窄带的红紫色区域沿着种芯片分布,其颜色的形成,应是来自压力锅的内壁在晶体的形成过程中受损,而成为合成拓帕石的不纯物质-铬,在晶体的成长时介入原子结构而形成的颜色。
这些合成拓帕石的晶体形态与天然相同,而在晶体的表面有一些像小土堆般的隆起,并且在其顶端均有一小黑点,可能是由杂质所导致,当这些小土堆状的形体愈大,晶体的表面愈不完整。这两颗合成拓帕石的折光率由1.610到1.620,这与典型的火成作用伟晶花岗岩的拓帕石折光率相较之下稍低,以静水秤重法测得其比重为3.57,其中仍包含了原来的种芯片及用来悬垂种芯片所用的不锈钢丝,其比重较含少量氢氧的拓帕石稍重,此外,尚可见到一些二相式的内含物及裂纹,且这些二相式的内含物通常都分布在种芯片的边缘,且沿着生长方向拉长。以红外线光谱与拉曼光谱测试这两颗合成拓帕石晶体,发现与天然的非常相似,以EDXRF分析其化学组成,侦测到有微量的铁、镍和锗元素。 虽然合成拓帕石的基本技术已然发展出来,但要成为商业化的宝石仍须更深入的探讨,实验室的科学家们正在研究将晶体生长更优质化,并设法找出形成粉红色与黄橙色合成拓帕石的方法。
|