Синтетичні кристали, кристали, вирощені штучно в лабораторних або заводських умовах. Із загального числа С. до. біля 10 4 відносяться до неорганічних речовин. Деякі з них не зустрічаються в природі. Проте перше місце займають органічні С. до., налічуючі сотні тисяч всіляких складів і що взагалі не зустрічаються в природі. З іншого боку, з 3000 кристалів, складових різноманіття природних мінералів, штучно удається вирощувати лише декілька сотень, з яких для практичного вживання істотне значення мають лише 20—30 (див. табл . ). Пояснюється це складністю процесів кристалізації і технічними труднощами, пов'язаними з необхідністю точного дотримання режиму вирощування монокристалів .
Перші спроби синтезу кристалів, що відносяться до 16—17 вв.(століття), полягали в перекристалізації воднорастворімих кристалічних речовин, що зустрічаються у вигляді кристалів в природі (сульфати, галогеніди). Після розшифровки складу природних мінералів з'явилися спроби синтезу мінералів з порошків з використанням техніки випалення. Цим методом були отримані дрібні С. до. На початку 20 ст синтезом кристалів займалися Е. С. Федоров і Г. Ст Вульф, які досліджували умови кристалізації воднорастворімих з'єднань і удосконалили апаратуру. Надалі А. Ст Кожухарів розробив загальні принципи утворення кристалів з водних розчинів [сегнетова сіль, дігидрофосфат калія і ін., див.(дивися) мал. 1, 3, 4 ] і з розплавів (однокомпонентних і багатокомпонентних систем), під його керівництвом була створена перша фабрика С. до.
С. до. кварцу отримують в гидротермальних умовах. Маленькі кристали «приманок» різних кристалографічних напрямів вирізуються з природних кристалів кварцу. Хоча кварц широко поширений в природі, проте його природні запаси не покривають потреб техніки, крім того, природний кварц містить багато домішок. С. до. кварцу масою до 15 кг вирощують в автоклавах протягом багатьох місяців, а особливо чисті кристали (оптичний кварц) зростають декілька років ( мал. 5, 6 ).
Стрижні діаметром 20—40 мм, довжиною до 2 м-код пластинки 200´300´30 мм
Приладобудування, годинникова промисловість, ювелірні вироби
Германій
Ge
Метод Чохральського
От 100 г до 10 кг, циліндри 200 мм ´ 500 мм
Напівпровідникові прилади
Кремній
Si
Те ж
Те ж
Те ж
Галогеніди
Kcl, Nacl
Те ж
От 1 до 25 кг, 100´100´600
Сцинтилятори
Сегнетова сіль
Knac 4 H 4 O 6 ´4H 2 O
Кристалізація з розчинів
От 1 до 40 кг, 500´500´300 мм
Пьезоелементи
Дігидрофосфат калія
Kh 2 Po 4
Те ж
От 1 до 40 кг, 500´500´300 мм
Те ж
Алюмоїттріє- вий гранат
Y 3 Al 5 O 12
Метод Чохральського, зонна плавка
40´40´150 мм 30´200´150 мм
Лазери, ювелірні вироби
Іттрієво-ж- лезістий гранат
Y 3 Fe 5 O 12
Кристалізація з розчинів-розплавів
30´30´30 мм
Радіоакустична промисловість, електроніка
Гадоліній-галлієвий гранат
Gd 3 Ga 5 O 12
Метод Чохральського
20´30´100 мм
Підкладки для магнітних плівок
Алмаз
C
Кристалізація при надвисокому тиску
От 0,1 до 3 мм
Абразивна промисловість
Ніобат літію
Linbo 3
Метод Чохральського
10´10´100 мм
Пьезо- і сегнетоелементи
Нафталін
C 10 H 8
Метод Киропулоса
Блоки в декілька кг
Сцинтиляційні прилади
Біфталат калія
C 8 H 5 O 4 K
Кристалізація з водних розчинів
40´100´100 мм
Рентгенівські аналізатори, нелінійна оптика
Кальцит
Caco 3
Гидротермальний
10´30´30 мм
Оптичні прилади
Сульфід кадмію
CDS
Зростання з газової фази
Стрижні 20´20´100 мм
Напівпровідникові прилади
Сульфід цинку
ZNS
Те ж
Стрижні 20´20´100 мм
Арсенід галію
Gaas
Газотранспорт- ниє реакції
Стрижні 20´20´100 мм
Фосфід галію
GAP
Те ж
Те ж
Те ж
Молібдати рідкоземельних елементів
Y 2 (Moo 4 ) 3
Комбінірован- ний метод Чохральського
10´10´100 мм
Лазери
Двоокис цирконію
Zro 2
Високочастот- ний нагріваючи в холодному контейнері
Блоки близько 2 кг, стовпчасті кристали 100´10´50 мм
Ювелірні вироби
Двоокис гафнію
Hfo 2
Те ж
Те ж
Те ж
Вольфрамат кальцію
Cawo 4
Те ж
10´10´100 мм
Лазери
Алюмінат ітрію
Ialo 3
Метод Чохральського
10´10´100 мм
Те ж
Алюміній (труби різних перетинів)
Al
Метод Степанова
Довжина 10 3 мм, діаметр 3—200 мм
Металургія
Світ геометрично правильних кристалів зв'язаний в свідомості людей зі світом дорогоцінних і каменів виробів . Тому зусилля багатьох учених були направлені на синтез алмазу, рубіна, аквамарина, сапфіра і ін. На початку століття були отримані С. до. рубіна з розчинів в розплавах поташу і соди у вигляді кристалів темно-малинового кольору. Пізніше (в кінці 19 ст) французький учений Вернейль винайшов спеціальний апарат для здобуття С. до. рубіна, який надалі був вдосконалений. Порошок Al 2 O 3 з добавкою декілька % Cr2o3 безперервно поступає в зону печі, де відбувається горіння водню в кисні. Краплі розплавленої маси потрапляють потім на холоднішу ділянку приманки і негайно ж кристалізуються. У СРСР працюють апарати системи С. До. Попова, які дозволяють отримувати С. до. рубіна у вигляді стрижнів діаметром від 20 до 40 мм і Довжина до 2 м-код — для лазерів, нітеводітелей, а також для стекол космічних приладів. Велику частку С. до. рубіна споживає годинникова промисловість, але основним споживачем синтетичного рубіна є ювелірна промисловість. Добавка до Al 2 O 3 домішок солей Ti, З, Ni і інших дозволяє отримати С. до. різного забарвлення, що імітують забарвлення сапфірів, топазів, аквамаринів ( мал. 7, 8 ) і інших природних коштовних каменів.
С. до. алмазу були отримані в 50-х рр. з порошку графіту, змішаного з Ni. Суміш пресується у вигляді невеликих (2—3 см ) дисків, які потім нагріваються до температури 2000—3000 °С при тиску в 100—200 тис. am. В цих умовах графіт перетворюється на алмаз. Величина С. до. алмазу порядку десятих доль мм. В особливих умовах удається отримати С. до. алмазу до 2—3 мм. В СРСР створена діамантова промисловість для потреб головним чином бурової техніки. С. до. алмазів, що конкурують з природними ювелірними зразками, поки отримані в невеликих кількостях.
Починаючи з 50-х рр. розвивається промисловість органічних С. до. — нафталіну, стильбену, толану, антрацену і ін., що застосовуються в сцинтиляційних пристроях (див., наприклад, Сцинтиляційний лічильник ) . Синтез цих кристалів здійснюється в основному методом Чохральського. По розмірах ці С. до. змагаються з крупними неорганічними (воднорастворімимі) кристалами. Найбільш вживані напівпровідникові кристали (Ge, Si, Ga, As і ін.) в природі не зустрічаються. Всі вони вирощуються з розплавів у вигляді циліндрів діаметром від 10 до 20 см і Довжина 30—50 див.
В лабораторних умовах з розчинів розплавів вирощують С. до. феррогранатов і смарагдів . Проте промислового розвитку ці методи ще не отримали. Розвиваються дослідження, пов'язані з промисловим випуском синтетичних коштовних каменів на основі алюмоїттрієвих гранатів (гранатіти) ( мал. 2а, 2б ) і двоокисів цирконію і гафнію (фіаніти). Це — С. до. із забарвлення, що імітують смарагди, топази і алмази за рахунок великого широкою гаммою заломлення світла.
Літ.: Федоров Е. С., Процес кристалізації, «Природа», 1915 грудень; Вульф Р. Ст, Кристали, їх освіта, вигляд і будова, М., 1917; Кожухарів А. Ст, Як зростають кристали, М. — Л., 1935; Аншелес О. М., Татарське Ст Би., Штернберг А. А., Швидкісне вирощування однорідних кристалів з розчинів, [Л.], 1945; Попів С. До., Новий виробничий метод вирощування кристалів корунду, «Ізв. АН(Академія наук) СРСР. Серія фізична», 1946, т. 10,№5—6; Штернберг А. А., Кристали в природі і техніці, М., 1961; Умови зростання і реальна структура кварцу, в кн.: IV Всесоюзна нарада по зростанню кристалів, Ер., 1972, ч. 2, с. 186; Мільвідський М. Р., Освенський Ст Би., Здобуття досконалих монокристалів напівпровідників при кристалізації з розплаву, там же, ч. 2, с. 50; Багдасаров Х. С., Проблеми синтезу крупних тугоплавких оптичних монокристалів, там же, ч. 2, с. 6; Тімофєєва Ст А., Дохновський І. Б., Вирощування ітрієво-залізистих гранатів з розчинів — розплавів на точкових приманках в динамічному режимі, «Кристалографія», 1971, т. 16, ст 3, с. 616; Яковлєв Ю. М., Гендельов С. Ш., Монокристали феритів в радіоелектроніці, М., 1975.
