Lab Grown Edelsteine

Im Labor hergestellte Edelsteine

Diese Juwelen wurden zwar nicht von Mutter Natur geschaffen, unterscheiden sich aber in ihren chemischen, optischen und physikalischen Eigenschaften kaum von ihren natürlichen Gegenstücken. In einigen Fällen, insbesondere bei Türkisen und Opalen, können jedoch andere chemische Verbindungen in den synthetischen Edelsteinen verwendet werden als bei den natürlichen Originalen.

Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts werden synthetische Edelsteinkristalle hergestellt, oder im deutschen Sprachgebrauch gezüchtet. Dies steht im Gegensatz zu natürlichen Kristallen, die als „gewachsen“ bezeichnet werden. Überraschenderweise kam die Nachfrage nach der Produktion synthetischer Kristalle nicht von Juwelieren, sondern von anderen Industriezweigen. Der erste große Erfolg war die Herstellung von synthetischen Rubinen, die sich auch für den facettierten Schliff eigneten. Synthetische Kristalle finden heute Anwendung in der Kommunikationstechnik, Lasertechnologie, Mikroelektronik und sogar beim Schleifen anderer Materialien. Denken Sie beispielsweise an Rubine in Uhren oder die Lasertechnologie in der Medizin. Wenn man genug Zeit, die richtigen Zutaten und die passende Ausrüstung hat, lassen sich künstliche Edelsteine „maßgeschneidert“ züchten – das heißt, in einer einzigen Farbe und Kristallform. Daher sind synthetische Steine nicht so selten wie natürliche Edelsteine. Ein synthetischer Edelstein ist auch wesentlich günstiger als ein natürlicher Edelstein derselben Größe, Reinheit und Farbe. Aufgrund dieser Eigenschaften und weil synthetische und natürliche Edelsteine oft schwer zu unterscheiden sind, unterliegt der Verkauf von gezüchteten Steinen strengen Regelungen.

Herstellungsmethoden synthetischer Edelsteine

Flammenfusion oder Verneuil-Methode (Schmelzung)

Die ersten im Labor gezüchteten Kristalle bzw. Edelsteine, die für den Verkauf geeignet waren, wurden durch die Flammenfusionsmethode hergestellt. Dieses Verfahren besteht darin, dass feinpulverisierte Rohstoffe durch eine Sauerstoffkanalflamme geschmolzen werden. Das Pulver löst sich auf und fällt auf eine rotierende Plattform, wo es einen synthetischen Kristall bildet. Bis heute ist diese Methode die billigste und am häufigsten verwendete Methode zur Herstellung von synthetischem Korund und Spinell.

Tiegelziehverfahren oder Czochralski-Methode (Schmelzung)

Dieses Verfahren wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt. Dabei werden die Ausgangsstoffe in einem Schmelztiegel erhitzt, und die Kristalle wachsen aus einem Kern, der im geschmolzenen Material eingetaucht wird. Während der Kristall wächst, zieht er nach und nach weitere Kristallelemente aus der Schmelze. Diese Methode eignet sich besonders für die Züchtung von Edelsteinen wie Alexandrit, Korund, Granat oder Chrysoberyll.

Kristallisation aus wasserfreier Lösung oder Flux-Melt Methode (Lösung)

Einige synthetische Edelsteine wie synthetischer Smaragd, Rubin, Saphir, Alexandrit oder Korund können durch einen Kristallisationsprozess aus einer wasserfreien Lösung gezüchtet werden. Die Lösung, die durch das Schmelzen eines ursprünglich festen Materials gewonnen wird, zersetzt andere Stoffe, ähnlich wie Zucker sich in Wasser auflöst. Wenn diese zersetzte chemische Lösung allmählich abkühlt, bilden sich daraus synthetische Kristalle. Diese Methode ist zeitaufwendig und kostspielig. Das Wachstum der Kristalle kann sogar ein Jahr dauern, und die benötigte Ausrüstung ist sehr teuer. Dennoch lohnt sich der Aufwand, besonders bei Smaragden, da das Endprodukt von außergewöhnlicher Qualität ist.

Hydrothermalsynthese, oder hydrothermale Kristallzüchtung mit Wasseranteil (Lösung)

Die Hydrothermalsynthese ist ebenso wie die Kristallisation aus einer wasserfreien Lösung zeitaufwendig und teuer. Es ist jedoch die einzige Methode, mit der in Laborbedingungen Kristalle gezüchtet werden können, die in Struktur und Qualität den natürlichen Edelsteinen sehr nahe kommen. Dieser Prozess findet unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen statt und imitiert die Bedingungen, unter denen natürliche Edelsteine tief in der Erde entstehen. Die Ausgangsstoffe werden in einer Wasserlösung gelöst, und beim Abkühlen der Lösung wachsen die synthetischen Kristalle.

In den letzten Jahren wurden experimentelle synthetische Edelsteine wie Malachit oder Spinelle mit veränderter Farbe geschaffen. Da diese Edelsteine jedoch in der Natur noch relativ gut verfügbar sind, werden die gezüchteten Varianten nicht häufig verwendet.

Übersicht über synthetische Edelsteine in der Schmuckindustrie

Hier ist ein Überblick über die synthetischen Edelsteine, die am häufigsten in der Schmuckindustrie verwendet werden:

Synthetische Diamanten

Synthetische Diamanten werden im Labor gezüchtet und besitzen die meisten grundlegenden Eigenschaften ihrer natürlichen Pendants. Sie bestehen ebenfalls hauptsächlich aus Kohlenstoff und können auf zwei Hauptwegen hergestellt werden:

• Chemische Gasphasenabscheidung (CVD): In einer Vakuumkammer wird ein Kohlenstoffgas auf ein Substrat abgeschieden, wo sich Kohlenstoffatome zu Diamantkristallen zusammenfügen. Diese Methode produziert sehr reine und hochwertige synthetische Diamanten, die sich ideal für Schmuck und industrielle Anwendungen eignen.

• Hochdruck- und Hochtemperatursynthese (HPHT): Diese Methode simuliert die natürlichen Bedingungen, unter denen Diamanten im Erdmantel entstehen. Kohlenstoff wird unter extremem Druck und hoher Temperatur auf einen Diamantkern abgeschieden, wo er zu einem Kristall heranwächst. So lassen sich Diamanten in verschiedenen Farben herstellen, je nachdem, welche Elemente in den Prozess eingebracht werden.

Synthetischer Korund (sehr häufig)

Ein synthetischer Korund, wie beispielsweise Rubin oder Saphir, kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Die am häufigsten verwendete Methode ist die Flammenfusion, auch bekannt als Verneuil-Methode. Dabei werden farbige Kristalle erzeugt, die durch die Zugabe von Metalloxiden in die Schmelze entstehen. Diese Methode ist besonders effizient und kostengünstig. Die hergestellten Rubine und Saphire weisen eine sehr hohe Reinheit und Farbkraft auf, die sie zu begehrten Steinen für die Schmuckindustrie macht.

Synthetischer Rubin

Ende des 19. Jahrhunderts gelang es dem französischen Chemiker Auguste Verneuil, den ersten gezüchteten Edelstein zu schaffen. Es war ein Rubin. 1902 kündigte er die Entwicklung des Flammschmelzverfahrens an, das speziell für die Synthese dieses außergewöhnlichen Edelsteins entwickelt wurde. Synthetische Rubine können auch durch die Flux-Melt Methode gezüchtet werden, bei der die Kristalle in einer speziellen Schmelze wachsen. Diese Methode erfordert viel Geduld und ist recht teuer, führt jedoch zu qualitativ hochwertigen synthetischen Rubinen, die fast so wertvoll sind wie natürliche Rubine. Der synthetische Rubin ist heute in der Schmuckindustrie weit verbreitet und wird aufgrund seiner intensiven Farbe und hohen Reinheit geschätzt. Der synthetische Rubin hat im Vergleich zu seinem natürlichen Pendant einen niedrigeren Preis, was ihn zu einer attraktiven Alternative macht. Trotz des niedrigeren Preises ist der synthetische Rubin Wert immer noch beachtlich, besonders bei hochreinen und intensiv gefärbten Exemplaren.

Synthetischer Saphir

Die ersten gezüchteten Saphire wurden bereits im Jugendstil- und Art-Déco-Schmuck verwendet. Viele synthetische Saphire werden heute noch durch das Flammschmelzverfahren hergestellt. Seit den 1960er Jahren werden Saphire jedoch auch durch Kristallisation aus wasserfreier Lösung gezüchtet. Saphire, die durch Hydrothermalsynthese oder Kristallisation entstehen, sind relativ überzeugende Alternativen zu natürlichen Edelsteinen. Gezüchtete Saphire mit veränderter Farbe werden häufig als Nachahmungen von Alexandrit verwendet und sind seit Beginn des letzten Jahrhunderts beliebt. Absichtlich eingefügte Einschlüsse erzeugen bei einigen Saphiren oder Rubinen ein Sternmuster, das als Asterismus bezeichnet wird.

Synthetischer Smaragd (sehr häufig) und andere Berylle (selten)

Synthetische Berylle sind in verschiedenen Farben erhältlich, darunter Gelb, Rot, Blau (Aquamarin) und Grün (Smaragd). In den späten 1980er und 1990er Jahren wurde Russland zu einem wichtigen Produzenten synthetischer Edelsteine und ist immer noch ein bedeutender Lieferant von Steinen, die im Hydrothermalverfahren gezüchtet werden, wie Berylle, Korunde und Diamanten. Die Herstellung von synthetischem Smaragd begann in den späten 1930er Jahren durch die Anwendung der Flux-Melt Methode. In den 1960er Jahren kamen die ersten Smaragde auf den Markt, die durch Hydrothermalsynthese hergestellt wurden. Diese Smaragde besitzen die typischen Einschlüsse, die auch in natürlichen Smaragden zu finden sind, was sie besonders begehrt macht. Synthetische Smaragde sind in der Schmuckindustrie sehr gefragt, da sie eine kostengünstige und ethisch vertretbare Alternative zu natürlichen Smaragden darstellen.

Synthetischer Quarz (sehr häufig)

Einige Quarzsorten in Edelsteinqualität wie Citrin, Rosenquarz, Rauchquarz und Amethyst sind auch als Schmuckstein sehr beliebt. Diese Edelsteine sind in der Natur sehr gut verfügbar. Die Seltenheit war daher nicht der Hauptgrund, warum Wissenschaftler beschlossen, einen Prozess zur Züchtung dieser Quarze zu entwickeln. Der Hauptgrund ist die Rolle, die Quarze in technologischen Anwendungen spielen. Unter Druck erzeugen diese Edelsteine elektrischen Strom und vibrieren, wenn sich der Strom ändert. Diese Eigenschaften werden in der Industrie bei der Herstellung von Uhren, Kommunikationstechnologien, Filtern und Oszillatoren eingesetzt. In der Schmuckindustrie ist der synthetische Amethyst besonders beliebt, da er eine kostengünstige Alternative zu seinem natürlichen Pendant darstellt und sich durch eine intensive violette Farbe auszeichnet.

Synthetischer Spinell (sehr häufig)

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden bei Versuchen, synthetische Saphire herzustellen, versehentlich blaue Spinelle erzeugt. Seitdem werden gezüchtete Spinelle häufig als Ersatz für viele natürliche Edelsteine verwendet. In den 1990er Jahren führte Russland kristalline, synthetische Spinelle in einer breiten Farbpalette ein, einschließlich Rot, was bei der Verwendung des Flammschmelzverfahrens relativ selten ist. Gezüchtete Spinelle werden oft als Imitationen anderer Edelsteine wie Alexandrit oder Saphir verwendet und sind in der Schmuckindustrie weit verbreitet.

Synthetischer Amethyst

Synthetischer Amethyst ist eine beliebte Alternative zum natürlichen Amethyst und wird häufig in Schmuck verwendet. Im Labor gezüchtete Amethyste besitzen dieselben tiefvioletten Farbtöne und kristallklaren Eigenschaften wie ihre natürlichen Gegenstücke. Der Prozess zur Herstellung synthetischer Amethyste erfolgt in der Regel über die Hydrothermalsynthese, bei der unter hohen Temperaturen und Druck Kristalle gezüchtet werden. Diese synthetischen Steine sind deutlich preiswerter als natürliche Amethyste, bieten aber eine vergleichbare Qualität in Bezug auf Farbe, Brillanz und Haltbarkeit. Sie sind frei von natürlichen Einschlüssen, was ihnen eine fast perfekte Optik verleiht. Besonders in der Schmuckindustrie werden synthetische Amethyste aufgrund ihrer Schönheit und Erschwinglichkeit immer häufiger verwendet, sowohl in traditionellen als auch in modernen Designs.

Synthetischer Spinell (sehr häufig)

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden bei Versuchen einen synthetischen blauen Saphir zu schaffen, versehentlich ein blauer Spinell erzeugt. Seitdem werden gezüchtete Spinelle häufig als Ersatz für viele natürliche Edelsteine verwendet. In den 1990er-Jahren führte Russland kristalline, synthetische Spinelle in einer breiten Palette von Farben einschließlich Rot ein, das als Farbe relativ selten bei der Verwendung des Flammenschmelzverfahrens ist.

Gezüchtete Spinelle werden hier in ihrer kristallinen Form abgebildet, wie sie bei den Herstellern gekauft werden können. Geschliffene Steine sind in verschiedenen Farben erhältlich und werden oft zur Nachahmung verschiedener Edelsteine verwendet.

Synthetischer Opal (gelegentlich verfügbar)

In den 1970er-Jahren entwickelte die Firma Gilson einen Drei-Punkte-Prozess zur Herstellung von synthetischen Opalen. Zunächst werden mikroskopisch kleine Siliziumschichten abgeschnitten. Diese werden dann in einer sauren Wasserlösung für mehr als ein Jahr eingelegt. Anschließend werden die einzelnen Schichten mit einer hydrostatischen Presse verbunden, die sie in ihrer ursprünglichen Anordnung hinterlässt und so ein verspieltes Opalmuster erzeugt.

Synthetische Opale findet man manchmal auf dem Schmuckmarkt. Untrainierte Augen denken dabei vielleicht, dass es sich um extrem seltene und wertvolle natürliche Opale in Weiß oder Schwarz in besonderer Qualität handelt.

Synthetischer Alexandrit (selten)

Da die Nachfrage nach natürlichem Alexandrit sein verfügbares Angebot übersteigt, wurden in den letzten Jahrzehnten viele Versuche unternommen, diesen Edelstein künstlich zu erzeugen. Der Alexandrit wurde mit verschiedenen Verfahren synthetisiert, einschließlich der Czochralski-Methode, der Kristallisation oder der Zonenschmelze. Synthetische Korunde mit veränderter Farbe werden daher oft als Nachahmung eines natürlichen Alexandrits verwendet. In seltenen Fällen kann man auch synthetische Spinelle mit einer veränderten Farbe auf dem Markt antreffen, die als Imitat eines Alexandrits angeboten werden.

Synthetische Alexandrite wie dieser (in lebendigen Farben bei Tageslicht gezeigt) sind ziemlich selten. Weniger selten sind aber Nachahmungen von Alexandrit, einschließlich synthetischer Spinelle oder synthetischer Saphire mit einer veränderten Farbe.

Vorteile von Lab Grown Edelsteinen

Lab Grown Edelsteine bieten zahlreiche Vorteile gegenüber ihren natürlichen Pendants, sowohl in ästhetischer als auch in ethischer Hinsicht. Einer der größten Vorteile ist die Nachhaltigkeit: Da sie in kontrollierten Laborumgebungen hergestellt werden, belasten sie die Umwelt weniger als der Abbau natürlicher Edelsteine, der oft mit erheblichen Eingriffen in die Natur und Menschenrechtsproblemen verbunden ist. Zudem sind Lab Grown Edelsteine häufig preiswerter, da der Herstellungsprozess weniger zeitaufwendig ist und sie in größeren Mengen produziert werden können. In Bezug auf Qualität stehen Lab Grown Edelsteine ihren natürlichen Gegenstücken in nichts nach, da sie oft weniger Einschlüsse aufweisen und in Bezug auf Farbe und Reinheit nahezu perfekt sind. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Individualisierung: Labore können Edelsteine in spezifischen Farben und Formen herstellen, die in der Natur selten vorkommen. Diese Flexibilität macht synthetische Edelsteine zu einer attraktiven Option für modernen Edelsteinschmuck und maßgefertigte Schmuckstücke.

Synthetische Edelsteine kaufen: Worauf Sie achten sollten

Wenn Sie synthetische Edelsteine kaufen möchten, sollten Sie sich über die Unterschiede in der Qualität im Klaren sein. Achten Sie darauf, dass der Anbieter vertrauenswürdig ist und alle wichtigen Informationen zur Herstellungsmethode und den Eigenschaften der Steine bereitstellt. Besonders bei teuren synthetischen Steinen wie synthetischen Smaragden oder Diamanten ist es ratsam, ein Zertifikat zu verlangen, das die Herkunft und Qualität des Steins bestätigt.

Synthetische Edelsteine bieten eine kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zu natürlichen Edelsteinen. Sie sind nicht nur preiswerter, sondern auch eine ethisch verantwortungsvolle Wahl für alle, die auf der Suche nach hochwertigem Edelsteinschmuck sind. Egal ob synthetischer Rubin, Smaragd, Saphir oder synthetischer Opal Schmuck – synthetische Edelsteine bieten dieselbe Schönheit und Brillanz wie natürliche Edelsteine und sind aufgrund ihrer Vielfalt und Qualität für jeden Geschmack geeignet. Ob für den Schmuckliebhaber oder den Technologieenthusiasten, synthetische Edelsteine sind eine beeindruckende Option, die sowohl in der Schmuckindustrie als auch in Hightech-Anwendungen ihren Platz gefunden hat.

Der Artikel stammt von der Website gia.edu