प्राकृतिक पत्थरों और कांच के स्फटिकों के साथ-साथ, कृत्रिम रूप से उगाए गए क्रिस्टल का उपयोग अक्सर घड़ियों को सजाने के लिए किया जाता है। यह क्या है: एक सस्ता नकली या स्वतंत्र मूल्य वाले पत्थर?
आज सिंथेटिक कीमती पत्थरों का लोकप्रिय विचार शायद ही वास्तविकता से मेल खाता हो। इस वाक्यांश का उपयोग करते समय, ज्यादातर लोग कांच से बने छोटे ट्रिंकेट के बारे में सोचते हैं, जिनकी कीमत कम है, और मूल्य और भी कम है। बेशक, ज्यादातर मामलों में, कृत्रिम पत्थर वास्तव में प्राकृतिक पत्थरों की तुलना में सस्ते होते हैं। हालाँकि, कीमत में अंतर अक्सर इतना बड़ा नहीं होता है, जबकि ऑप्टिकल और सजावटी विशेषताओं के संदर्भ में, मानव-संश्लेषित पत्थर प्राकृतिक से लगभग अप्रभेद्य होते हैं, और कभी-कभी उनसे आगे भी निकल जाते हैं।
लोगों ने कई खनिजों को कृत्रिम रूप से प्राप्त करना सीख लिया है, जिनमें वे खनिज भी शामिल हैं जिन्हें कभी कीमती पत्थरों के रूप में वर्गीकृत किया गया था। उदाहरण के लिए, घड़ी तंत्र और अन्य सटीक उपकरणों के बीयरिंग में महंगे प्राकृतिक माणिक को लंबे समय से कृत्रिम माणिक से बदल दिया गया है। यह केवल कीमत का मामला नहीं है: औद्योगिक उत्पादन के लिए स्पष्ट रूप से परिभाषित मापदंडों के साथ बड़ी मात्रा में पत्थरों की आवश्यकता होती है, जो प्रकृति आसानी से प्रदान नहीं कर सकती है। यही कारण है कि रेज़ोनेटर बनाने के लिए विशेष रूप से कृत्रिम पत्थरों का उपयोग किया जाता है, जो बिना किसी अपवाद के सभी क्वार्ट्ज कैलिबर का दिल हैं। लेकिन बीयरिंग और रेज़ोनेटर खरीदार की नज़र से छिपे होते हैं, और विक्रेता को आमतौर पर घड़ी के अंदर इतनी गहराई से देखने का अवसर नहीं मिलता है। बहुत अधिक बार हम उनकी उपस्थिति पर ध्यान देते हैं और सवाल पूछते हैं कि वास्तव में यह या वह मॉडल किससे सजाया गया है। इसके अलावा, प्राकृतिक पत्थरों और कांच के स्फटिकों के साथ, जिनके बारे में हमने पिछले अंक में बात की थी, कृत्रिम पत्थर तेजी से व्यापक होते जा रहे हैं।
स्व-संगठित मामला
क्रिस्टल ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें सबसे छोटे कण (परमाणु, आयन या अणु) एक कठोर, कड़ाई से परिभाषित क्रम में "पैक" होते हैं। परिणामस्वरूप, जैसे-जैसे क्रिस्टल बढ़ते हैं, सपाट किनारे अनायास ही उनकी सतह पर दिखाई देने लगते हैं, और क्रिस्टल स्वयं दिलचस्प ज्यामितीय आकार ले लेते हैं। यदि आप खनिज विज्ञान संग्रहालय गए हैं, तो आपने संभवतः "निर्जीव" पदार्थों के रूपों की सुंदरता और सुंदरता की प्रशंसा की होगी।
प्रकृति में, क्रिस्टल आकार और साइज़ के साथ-साथ रंग दोनों में बहुत विविध हो सकते हैं। अपने प्राकृतिक वातावरण में, वे बहुत धीरे-धीरे बढ़ते हैं, और उनकी उपस्थिति इस बात से निर्धारित होती है कि विकास कितनी समान रूप से और शांति से होता है। बेशक, क्रिस्टल की दुनिया में ऐसे भी होते हैं जो जल्दी बनते हैं - उदाहरण के लिए, नमक या बर्फ के क्रिस्टल, लेकिन गहने और घड़ी बनाने के लिए उनका कोई मूल्य नहीं है। जब कोई पदार्थ गैस या तरल अवस्था से ठोस अवस्था में बदलता है तो क्रिस्टल बनना शुरू हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, तारों पर दिखाई देने वाला पाला हवा के ठंडा होने पर धातु की सतह पर बनने वाले बर्फ के क्रिस्टल होते हैं।
अधिक टिकाऊ क्रिस्टल के निर्माण के दौरान इसी तरह की प्रक्रियाएं होती हैं: मुख्य स्थिति क्रिस्टल जाली के निर्माण के लिए "कच्चे माल" की एक समान आपूर्ति है। दसियों किलोमीटर की गहराई से उत्पन्न, जटिल संरचना के उग्र तरल पदार्थ पृथ्वी की पपड़ी के माध्यम से अपना रास्ता बनाते हैं और, सतह के करीब से टूटते हुए, धीरे-धीरे कठोर हो जाते हैं, अपने चारों ओर सब कुछ गर्म करने में असमर्थ होते हैं। यह मैग्मा का धीरे-धीरे ठंडा होना और इसका निरंतर परिवर्धन है जो विभिन्न प्रकार के क्रिस्टल के विकास के लिए एक अद्भुत अवसर बनाता है।
इस प्रक्रिया का रसायन विज्ञान बहुत जटिल है और यह नहीं कहा जा सकता कि इसे पूरी तरह से समझा जा सकता है। कई टाइलों से युक्त लकड़ी की छत का फर्श इसके सार को दृश्य रूप से प्रस्तुत करने में मदद करता है। चौकोर आकार की टाइलों के साथ काम करना सबसे आसान है - चाहे आप उन्हें कैसे भी घुमाएँ, वे फिर भी अपनी जगह पर फिट हो जाएँगी और काम जल्दी हो जाएगा। यही कारण है कि परमाणुओं (धातुओं, उत्कृष्ट गैसों) या छोटे सममित अणुओं से युक्त यौगिक आसानी से क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। आयताकार तख्तों से लकड़ी की छत बिछाना अधिक कठिन है, खासकर यदि उनके किनारों पर खांचे और उभार हैं - तो उनमें से प्रत्येक को एक ही तरीके से जगह पर रखा जा सकता है। जटिल आकार के बोर्डों से लकड़ी की छत पैटर्न को इकट्ठा करना विशेष रूप से कठिन है।
क्रिस्टल के विकास के दौरान लगभग वही प्रक्रियाएँ होती हैं, केवल यहाँ कणों को एक समतल में नहीं, बल्कि एक आयतन में इकट्ठा होना चाहिए। लेकिन यहां कोई "लकड़ी की छत फर्श" नहीं है - पदार्थ के कणों को उनके स्थान पर कौन रखता है? यह पता चला है कि वे इसे स्वयं ढूंढते हैं, क्योंकि वे लगातार थर्मल मूवमेंट करते हैं और अपने लिए एक उपयुक्त जगह की तलाश करते हैं, जहां वे सबसे अधिक "आरामदायक" होंगे। इस मामले में, "सुविधा" का तात्पर्य ऊर्जावान रूप से सबसे अनुकूल स्थिति से है। बढ़ते क्रिस्टल की सतह पर ऐसी जगह पर पहुंचने के बाद, पदार्थ का एक कण वहां रह सकता है, और फिर कुछ समय बाद यह पहले से ही क्रिस्टल के अंदर, पदार्थ की नई विकसित परतों के नीचे होगा। लेकिन कुछ और भी संभव है: कण फिर से सतह को घोल में छोड़ देगा और फिर से "खोज" करना शुरू कर देगा जहां उसके लिए बसना अधिक सुविधाजनक है।
तालिका 1. बड़ी थोक खरीद के लिए विभिन्न कटों के क्यूबिक ज़िरकोनिया की अनुमानित लागत
प्रत्येक क्रिस्टलीय पदार्थ की एक निश्चित बाहरी क्रिस्टल आकार विशेषता होती है। उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड के लिए यह आकार एक घन है, पोटेशियम फिटकरी के लिए यह एक अष्टफलक है। और भले ही पहले ऐसे क्रिस्टल का आकार अनियमित हो, देर-सबेर यह अभी भी एक घन या अष्टफलक में बदल जाएगा। इसके अलावा, यदि सही आकार वाले क्रिस्टल को जानबूझकर क्षतिग्रस्त किया जाता है, उदाहरण के लिए, इसके शीर्षों को तोड़ दिया जाता है, किनारों और चेहरों को क्षतिग्रस्त कर दिया जाता है, तो आगे की वृद्धि के साथ यह अपने आप ही अपनी क्षति को "ठीक" करना शुरू कर देगा। एक दिलचस्प प्रयोग इस संपत्ति पर आधारित है: यदि आप टेबल नमक के क्रिस्टल से एक गेंद को पीसते हैं और फिर इसे संतृप्त NaCl समाधान में रखते हैं; कुछ देर बाद गेंद अपने आप एक घन में बदल जाएगी।
क्रिस्टल के बीच एक विशेष स्थान पर कीमती पत्थरों का कब्जा है, जिन्होंने प्राचीन काल से मानव का ध्यान आकर्षित किया है: हीरे, माणिक, ओपल, पुखराज, नीलम, पन्ना और कई अन्य। उच्च गुणवत्ता के प्राकृतिक क्रिस्टल अत्यंत दुर्लभ होते हैं और इसलिए बहुत महंगे होते हैं और इनका उपयोग अक्सर उच्च-स्तरीय गहनों या विशेष तकनीकी उपकरणों में किया जाता है। उदाहरण के लिए, लेजर तकनीक प्राकृतिक माणिक के बिना अकल्पनीय है, और विशाल ड्रिल के कटर पर लागू हीरे के चिप्स के बिना अयस्क खनन अकल्पनीय है। कई सरल मामलों में, प्राकृतिक के बजाय कृत्रिम क्रिस्टल का उपयोग करना अधिक लाभदायक साबित होता है। सैंडपेपर और सभी अर्धचालक तत्व, जो हमारे चारों ओर इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी का आधार हैं, सिंथेटिक पत्थरों से बने होते हैं। व्यक्तिगत क्रिस्टल का उपयोग आभूषण और घड़ी उद्योगों में प्राकृतिक पत्थरों के अधिक किफायती लेकिन प्रभावी प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है।
पत्थर का धन
प्राकृतिक क्रिस्टल के एनालॉग और जो प्रकृति में मौजूद नहीं हैं, दोनों कृत्रिम रूप से प्राप्त किए जाते हैं। अधिकांश सिंथेटिक पत्थर अपने प्राकृतिक समकक्षों की रासायनिक और संरचनात्मक संरचना को दोहराते हैं। इस प्रकार, ज्वैलर्स और घड़ी बनाने वालों द्वारा उपयोग किए जाने वाले लोकप्रिय सिंथेटिक खनिजों में से एक कोरन्डम है, जिसे पहली बार 1877 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक ई. फ्रेमी द्वारा प्राप्त किया गया था। 1902 में, उनके छात्र ऑगस्टे वर्न्यूइल ने अध्ययन के परिणाम प्रकाशित किए अपने तरीके सेएल्यूमीनियम ऑक्साइड से एकल क्रिस्टल का संश्लेषण। वर्न्यूइल विधि इस प्रकार है: एल्यूमीनियम ऑक्साइड पाउडर को 2150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भट्ठी में डाला जाता है, जब पिघलाया जाता है, तो एल्यूमीनियम बूंदों में बदल जाता है जो दुर्दम्य सामग्री के अस्तर पर जम जाता है और बढ़ता है। अब कृत्रिम अलेक्जेंड्राइट, नीलम, माणिक, नीलम, पुखराज, एक्वामरीन और अन्य खनिजों के उत्पादन के लिए वर्न्यूइल विधि का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।
एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम ऑक्साइड को मिलाने और फिर वर्न्यूइल प्रक्रिया को लागू करने से सिंथेटिक स्पिनल को जीवन मिलता है, जिसका उपयोग गहने और घड़ी बनाने में भी किया जाता है। कज़ोक्राल्स्की विधि का उपयोग स्पिनेल के उत्पादन के लिए भी किया जाता है, जिसका सार इसकी खोज के इतिहास द्वारा सबसे अच्छा वर्णन किया गया है। 1916 में, पोलिश रसायनज्ञ जान कज़ोक्राल्स्की ने गलती से अपनी कलम को पिघले हुए टिन के एक क्रूसिबल में गिरा दिया, और जब उन्होंने इसे बाहर निकाला, तो उन्हें एक मोनोक्रिस्टलाइन संरचना के साथ एक खिंचता हुआ धातु का धागा मिला। इसी तरह, अब भविष्य के क्रिस्टल की सामग्री से एक बीज को क्रूसिबल में डुबोया जाता है और वे इसे बहुत धीरे-धीरे उठाना शुरू करते हैं, जिस समय उस पर आवश्यक नई परत बन जाती है।
FIAN में जन्मे
कीमती पत्थरों की नकल करने वाली कृत्रिम सामग्रियों के उद्योग में सबसे महत्वपूर्ण कदम हमारे देश में बनाया गया था: 1972 में, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिक संस्थान के वैज्ञानिकों ने पहली बार ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड के एक घन क्रिस्टल को संश्लेषित किया था। जिरकोनियम और हेफ़नियम ऑक्साइड के आधार पर बनाई गई सिंथेटिक सामग्री को FIAN संस्थान के संक्षिप्त नाम के सम्मान में फ़ियानिट नाम दिया गया था। 200-400 ग्राम वजन वाले क्रिस्टल 2800 डिग्री सेल्सियस (प्रत्यक्ष उच्च आवृत्ति पिघलने की विधि) तक गर्म किए गए पिघल के क्रमिक शीतलन के परिणामस्वरूप बनते हैं।
कम लागत और उत्कृष्ट ऑप्टिकल विशेषताओं के संयोजन के लिए धन्यवाद, क्यूबिक ज़िरकोनिया ने एक छोटी क्रांति की है: इसका अपवर्तक सूचकांक 2.15-2.25 है, और इसकी कठोरता 7.5-8.5 मोह है, जो हीरे के बेहद करीब है। क्यूबिक ज़िरकोनिया का औद्योगिक उत्पादन 1976 में शुरू हुआ और 1980 तक वैश्विक उत्पादन मात्रा प्रति वर्ष 50 मिलियन कैरेट तक पहुंच गई। तुलनात्मक रूप से, यह आज के कच्चे प्राकृतिक हीरों के वैश्विक उत्पादन का लगभग आधा है।
विश्व बाजार में सोवियत नाम "क्यूबिक ज़िरकोनिया" रासायनिक सीजेड (क्यूबिक ज़िरकोनिया) बन गया है। इस वजह से, अन्य भाषाओं के अनुवादों में, क्यूबिक ज़िरकोनिया को अक्सर ज़िरकोन या ज़िरकोनियम के साथ भ्रमित किया जाता है, जो गलत है। ज़िरकोनियम एक धातु है, यह अपारदर्शी है, और, तदनुसार, आभूषण आवेषण में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। जिरकोन एक प्राकृतिक खनिज है, रंगहीन या भूरा-पीला, काफी नाजुक: इसकी कठोरता मोह पैमाने पर छह से मेल खाती है, अर्थात। यह क्वार्ट्ज द्वारा आसानी से खरोंच दिया जाता है। पहले, ज़िरकोन का उपयोग हीरे की नकल के रूप में किया जाता था, लेकिन क्यूबिक ज़िरकोनिया के आविष्कार के बाद इसका स्थान बदल गया, क्योंकि क्यूबिक ज़िरकोनिया में लगभग आदर्श भौतिक गुण हैं जो आभूषण उद्योग की उच्चतम आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
अन्य बातों के अलावा, क्यूबिक ज़िरकोनिया को इसकी उच्च विकास दर से भी पहचाना जाता है। इस प्रकार, जब कृत्रिम रूप से उगाया जाता है, तो हीरा 1.6-3.2 मिमी/दिन, एपेटाइट 6.5 मिमी/दिन, और क्यूबिक ज़िरकोनिया 8-10 मिमी/दिन बढ़ता है। कोरंडम (0.3-365 मिमी/दिन) और क्वार्ट्ज (0.06-400 मिमी/दिन) इसकी तुलना में तेजी से बढ़ सकते हैं, लेकिन इनका उपयोग आभूषण उद्योग में नहीं किया जाता है।
प्रयोगशाला क्रिस्टल की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उनकी कीमत है: सिंथेटिक पत्थर अपने प्राकृतिक समकक्षों की तुलना में लगभग 5-10 गुना सस्ते होते हैं। हालाँकि, निश्चित रूप से, लागत प्रत्येक विशिष्ट क्रिस्टल, उसकी कटाई और जौहरी के कौशल पर निर्भर करती है। इस प्रकार, एक सिंथेटिक माणिक की कीमत एक प्राकृतिक खनिज से 10 गुना कम है; कृत्रिम और प्राकृतिक पन्ना के बीच कीमतों में अंतर इतना ध्यान देने योग्य नहीं है - केवल 2-3 गुना। और पत्थरों के राजा - हीरे - को इस श्रृंखला में एक अपवाद माना जा सकता है: इसकी अनूठी संरचना प्रयोगशाला उत्पादन के लिए बहुत कठिन है, इसलिए सिंथेटिक हीरे की कीमत अक्सर प्राकृतिक पत्थरों की कीमतों के साथ मेल खाती है।
वैसे, थोक खरीदारी के लिए क्यूबिक ज़िरकोनिया की कीमत अनुभवहीन पाठक को बहुत आश्चर्यचकित कर सकती है। विभिन्न सजावटी पत्थरों के एक बड़े आपूर्तिकर्ता के अनुसार।
कृत्रिम क्रिस्टल पर अनुसंधान जारी है। 1995 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक और सामग्री दिखाई दी जो प्राकृतिक हीरे को टक्कर देती थी - सिलिकॉन कार्बाइड, जिसे मोइसानाइट कहा जाता है। उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों द्वारा विकसित एक नया सिंथेटिक क्रिस्टल, चार्ल्स एंड कोलवर्ड द्वारा बाजार में पेश किया गया था, और अब यह अधिक परिचित कृत्रिम पत्थरों और उनके प्राकृतिक समकक्षों से जमीन हासिल करने की पूरी कोशिश कर रहा है। इसलिए केमिस्ट आभूषण उद्योग के मास्टरमाइंड बने हुए हैं, जो नए यौगिकों का निर्माण कर रहे हैं जो मूल्य निर्धारण, फैशन और समग्र बाजार स्थिति को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं।
घर पर रूबी क्रिस्टल उगाना हर किसी के लिए उपलब्ध है। कार्य के लिए किसी सुसज्जित प्रयोगशाला, खनिज विज्ञान के क्षेत्र में सैद्धांतिक और व्यावहारिक ज्ञान प्राप्त करने या विशेष रासायनिक अभिकर्मकों की खरीद की आवश्यकता नहीं होती है। आपकी ज़रूरत की हर चीज़ रसोई में मिल सकती है।
माणिक को छोटी मात्रा में उगाना शुरू करने की सिफारिश की जाती है। सबसे पहले, अनुभव प्राप्त किया जाता है, पूरी प्रक्रिया को समझा जाता है, और फिर सीधे व्यवस्थित कार्य शुरू होता है। आपके अपने हाथों से बनी सिंथेटिक रचना सुंदरता और आकर्षण में प्राकृतिक खनिजों से कमतर नहीं होगी। ज्वैलर्स के बीच पत्थरों की मांग है, इसलिए यदि बाजार मिल जाए तो एक सफल अनुभव अतिरिक्त आय ला सकता है।
बढ़ने के कई तरीके हैं। वे आपको सलाह देते हैं कि सभी विकल्पों को आज़माएँ, फिर जो आपको पसंद हो उस पर समझौता करें।
मनुष्य द्वारा निर्मित कृत्रिम कीमती चट्टानों में प्राकृतिक के समान रासायनिक सामग्री और भौतिक गुण नहीं होते हैं। घरेलू प्रौद्योगिकी का लाभ यह है कि यह आपको पूरी तरह से शुद्ध नस्लें बनाने की अनुमति देती है। प्रकृति में ऐसा बहुत ही कम होता है। प्रयोगशाला के नमूनों की आभूषण गुणवत्ता काफी अच्छी है। खनिज का एक अन्य लाभ इसकी लागत है। पत्थर अपने मूल की तुलना में सस्ते होते हैं, जो गहरी खदानों से निकलते हैं।
जैविक लवण
विभिन्न लवणों से रूबी क्रिस्टल उगाना आसान है:
- कॉपर सल्फेट;
- पोटेशियम फिटकरी;
- नियमित नमक.
सबसे लंबी नमक-आधारित प्रक्रिया, सबसे सुंदर नमूने विट्रियल से प्राप्त होते हैं। माणिक क्रिस्टल का उत्पादन निम्नलिखित चरणों पर आधारित है:
- कंटेनर तैयार करना. इसमें नमक और संतृप्त पानी-नमक का घोल होना चाहिए। वे गर्म पानी लेते हैं. प्रक्रिया क्रमिक है. दो बड़े चम्मच पानी में घोलकर अच्छी तरह मिला लें। फिर इसमें नमक डालकर मिला दिया जाता है. आपको तब तक छिड़कना है जब तक नमक घुलना बंद न हो जाए। अनुपात बनाए रखने के लिए, एक संकेत लें: 100 मिलीलीटर पानी में विभिन्न लवणों की घुलनशीलता की एक तालिका, तरल के तापमान के साथ उनका संबंध।
- समाधान का निस्पंदन. घोल साफ़ होना चाहिए. गंदगी की अशुद्धियाँ पत्थर की संरचना को बर्बाद कर देंगी। इसमें खामियां नजर आएंगी। घोल 24 घंटे तक रहता है. इस अवधि के दौरान, कंटेनर के तल पर क्रिस्टल बनते हैं। वे माणिक का आधार बनेंगे।
- एक कृत्रिम खनिज का विकास. कांच के नीचे बने पत्थर से एक मछली पकड़ने की रेखा बंधी होती है। इसे एक पेंसिल या लकड़ी की छड़ी के चारों ओर लपेटा जाता है। डिवाइस को कंटेनर पर स्थापित किया गया है। क्रिस्टल घोल में, निलंबित अवस्था में है। पानी वाष्पित हो जाता है, संतृप्त खारा घोल अतिरिक्त छोड़ देता है, जो परिणामी नमूने पर स्थिर हो जाता है।
- नमक का घोल मिलाना. आपको हमेशा एक निश्चित मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है; यदि यह बहुत कम हो जाता है, तो क्रिस्टल बढ़ना बंद कर देगा। सामान्य कमरे के तापमान पर, हर 2 सप्ताह में एक बार पानी डाला जाता है।
विज्ञान से कीमियागर
अपने अस्तित्व के पूरे इतिहास में, लोगों ने न केवल चमत्कार खोजने की कोशिश की है, बल्कि उससे पैसा कमाने की भी कोशिश की है, उदाहरण के लिए, सीसे से सोना प्राप्त करना या रॉक क्रिस्टल को हीरे में बदलना। सबसे प्रसिद्ध कीमियागर फ्रांसीसी निकोलस फ्लेमेल हैं, जिन्हें सीसे को सोने में बदलने में सक्षम दार्शनिक पत्थर (क्रिस्टलीय सफेद पाउडर) प्राप्त करने का श्रेय दिया जाता है। और यद्यपि फ़्लैमेल के वैज्ञानिक कार्य हम तक नहीं पहुँचे हैं, पेरिस के अभिलेखागार में दस्तावेज़ संरक्षित किए गए हैं जो पुष्टि करते हैं कि मामूली पुस्तक विक्रेता अचानक अमीर हो गया: उसने 13 घर खरीदे, पेरिस और बोलोग्ने में ज़मीन के बड़े भूखंड, 12 चर्च और कई अस्पताल बनाए।
हालाँकि, वैज्ञानिक, निश्चित रूप से, यह नहीं मानते हैं कि मध्य युग में कोई भी असली सोना या हीरे प्राप्त करने में कामयाब रहा - ये सभी परियों की कहानियाँ हैं। क्रांति बीसवीं शताब्दी में हुई, जब प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी आवश्यक विकास तक पहुंच गई। कोई कीमिया नहीं, विशुद्ध वैज्ञानिक दृष्टिकोण।
जैसा कि आप जानते हैं, असली (प्राकृतिक) रत्न विभिन्न धातुओं के ठोस लवण मात्र होते हैं, जिनके अणु एक व्यवस्थित संरचना में व्यवस्थित होते हैं, तथाकथित। क्रिस्टल लैटिस। प्रकृति में, क्रिस्टल लाखों वर्षों में, पृथ्वी की पपड़ी की गहराई में, उच्च तापमान (2000 डिग्री सेल्सियस तक) और सैकड़ों हजारों वायुमंडल के भारी दबाव में बने थे। ऐसे बहुत कम स्थान हैं जहां ऐसी स्थितियाँ मौजूद थीं, जो कीमती पत्थरों की दुर्लभता को बताती हैं (जिसके लिए, वास्तव में, उन्हें महत्व दिया जाता है)। प्राकृतिक खनिजों के एक एनालॉग को संश्लेषित करने के लिए, वैज्ञानिकों को प्रयोगशाला स्थितियों में और त्वरित संस्करण में प्राकृतिक घटनाओं को पुन: पेश करने की आवश्यकता थी। पिछली सदी की शुरुआत में ही इतना उच्च तापमान और दबाव प्राप्त करना संभव हो सका।
यह व्यवसाय बहुत उच्च तकनीक वाला और महंगा निकला, लेकिन अर्थहीन नहीं - खनन कंपनियां, वस्तुनिष्ठ कारणों से, पत्थरों की मांग को पूरा नहीं कर सकीं, और सक्रिय रूप से विकासशील उद्योग ने नए हीरे, नीलम और माणिक की मांग की। वर्तमान में, संश्लेषित पत्थरों का वैश्विक बाजार $6 बिलियन से अधिक होने का अनुमान है; लगभग 86% औद्योगिक जरूरतों के लिए प्राप्त क्रिस्टल से आता है, 14% ज्वैलर्स की जरूरतों को पूरा करने के लिए जाता है।
रूस में लगभग सभी प्रकार के क्रिस्टल संश्लेषित किए जाते हैं, लेकिन कम मात्रा में। मॉस्को के पास ट्रोइट्स्क में, हीरे उगाए जाते हैं, ज़ेलेनोग्राड में - नीलमणि, गार्नेट, माणिक, निज़नी नोवगोरोड के पास - माणिक, नोवोसिबिर्स्क में - पन्ना। मिखाइल बोरिक, IOFAN के लेजर मैटेरियल्स एंड टेक्नोलॉजीज के वैज्ञानिक केंद्र के वरिष्ठ शोधकर्ता के नाम पर रखा गया है। पूर्वाह्न। प्रोखोरोवा: ऐतिहासिक रूप से ऐसा ही हुआ: सोवियत काल में जिस शहर में उन्होंने इस या उस क्रिस्टल को प्राप्त करने की एक विधि विकसित की, वहां अभी भी इसे संश्लेषित किया जाता है। लगभग कोई नया उद्योग नहीं उभरा। लेकिन कृत्रिम क्रिस्टल की आवश्यकता लगातार बढ़ रही है, और पर्याप्त विशेषज्ञ नहीं हैं।
खाचिक बागदासरोव: "क्रिस्टल उगाने के लिए उपकरण की कीमत 300-400 हजार डॉलर है और दूसरे वर्ष में ही भुगतान करना शुरू हो जाता है"
रूबी बुखार
1902 में, फ्रांसीसी इंजीनियर वर्न्यूइल, कई असफल प्रयासों के बाद, अंततः 6 ग्राम वजन वाले एक छोटे रूबी क्रिस्टल को संश्लेषित करने में कामयाब रहे, वास्तव में, यह प्राकृतिक के समान पहला कृत्रिम रत्न बन गया। व्यावसायिक दृष्टिकोण से, वर्न्यूइल की माणिक प्राप्त करने की इच्छा पूरी तरह से उचित थी - प्रकृति में माणिक बहुत कम हैं। आजकल, दुनिया में सालाना लगभग पांच टन माणिक का खनन किया जाता है, जबकि मांग सैकड़ों टन की होती है (मुख्य रूप से इनकी जरूरत जौहरियों को नहीं, बल्कि घड़ी बनाने वालों को होती है)।
प्रारंभिक पदार्थ, तथाकथित वर्न्यूइल ने मिश्रण (क्रोमियम के मिश्रण के साथ एल्यूमीनियम ऑक्साइड पाउडर) को 2150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गैस बर्नर के माध्यम से पारित किया, और परिणामी पिघल तापमान गिरने के साथ धीरे-धीरे क्रिस्टलीकृत होने लगा, रूबी में बदल गया। वर्न्यूइल पद्धति की स्पष्ट सादगी और विश्वसनीयता के कारण पहले फ्रांस में और बाद में लगभग सभी उच्च विकसित देशों में रूबी क्रिस्टल के औद्योगिक उत्पादन का तेजी से संगठन हुआ। सिंथेटिक माणिक के कारण ही कई खोजें संभव हुईं। उदाहरण के लिए, माणिक पर आधारित एक लेजर का आविष्कार किया गया, जिससे पृथ्वी से चंद्रमा तक की दूरी को सटीक रूप से मापना, संचार के लिए बाहरी स्थान का उपयोग करना आदि संभव हो गया।
बाद में यह पता चला कि रूबी संश्लेषण तकनीक की मदद से अन्य मूल्यवान क्रिस्टल - नीलमणि और गार्नेट प्राप्त करना संभव है: सबसे पहले, मूल पदार्थ उच्च तापमान पर पिघलता है, फिर यह सुपरकोल्ड होता है और परिणामस्वरूप, क्रिस्टलीकृत होता है। जैसा कि कहा गया है, प्रौद्योगिकी सरल और सबसे दिलचस्प रूप से सुलभ है खाचिक बागदासरोव,उच्च तापमान क्रिस्टलीकरण विभाग के प्रमुख, क्रिस्टलोग्राफी संस्थान के नाम पर रखा गया। ए.वी. शुबनिकोव आरएएस (नीलम, माणिक और गार्नेट के संश्लेषण में लगे हुए)। यह और भी अजीब है कि रूस में केवल कुछ कंपनियां और अनुसंधान संस्थानों की प्रयोगशालाएं ही क्रिस्टल के संश्लेषण में लगी हुई हैं। आजकल, रूसी विज्ञान अकादमी के क्रिस्टलोग्राफी अनुसंधान संस्थान में आविष्कार की गई बगदासरोव विधि को सबसे अधिक लागत प्रभावी माना जाता है। खाचिक बागदासरोव: मैं 1965 में गार्नेट के संश्लेषण के लिए तथाकथित क्षैतिज रूप से निर्देशित क्रिस्टलीकरण का उपयोग करने वाला पहला व्यक्ति था, और यह तकनीक सामान्य वर्न्यूइल विधि की तुलना में काफी अधिक किफायती साबित हुई। स्पष्टीकरण सरल है: उच्च तापमान और दबाव बनाए रखने की आवश्यकता के कारण क्रिस्टल की लागत का एक बड़ा हिस्सा बिजली का होता है। जब ऊर्ध्वाधर छड़ के बजाय क्षैतिज प्लेट को संश्लेषित किया जाता है, तो काफी कम ऊर्जा खर्च होती है।
हालाँकि, विशेषज्ञों के अनुसार, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के विकास से प्रेरित माणिक, नीलम और गार्नेट की विश्व मांग अभी भी संतुष्ट नहीं है। नीलमणि क्रिस्टल की आवश्यकता न केवल घड़ी कंपनियों (विशेष रूप से स्विस कंपनियों) को अंतरिक्ष यान की खिड़कियों और होमिंग रॉकेट हेड्स के उत्पादन के लिए होती है, बल्कि मोबाइल फोन निर्माताओं को भी होती है, जिनकी वार्षिक आवश्यकता लगभग 6 बिलियन ग्लास है! नियोडिमियम आयनों द्वारा सक्रिय गार्नेट का उपयोग करके सर्वोत्तम लेजर का उत्पादन किया जाता है। ज्वैलर्स अब विशेष रूप से हरे और गुलाबी रंग के गार्नेट को महत्व देते हैं, जो क्रमशः थ्यूलियम या एर्बियम के अतिरिक्त होने के कारण प्राप्त होते हैं (1 किलो - $ 20-25)।
हालाँकि, दुर्दम्य क्रिस्टल की मांग केवल पश्चिमी कंपनियों से बढ़ रही है; इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादन में गिरावट के कारण रूस में यह शून्य हो गई है। खाचिक बागदासरोव: कोरियाई (घड़ी उद्योग की जरूरतों के लिए) और जापानी (ऑप्टिक्स के लिए) कंपनियों द्वारा नीलम की सबसे अधिक मांग है। कुल मिलाकर, विश्व में प्रतिवर्ष लगभग एक हजार टन नीलम का संश्लेषण किया जाता है। इस मामले में रूस स्पष्ट रूप से बाहरी व्यक्ति है। उदाहरण के लिए, यदि 90 के दशक तक यूएसएसआर में लगभग 180 टन माणिक और लगभग 50 टन नीलम उगाए जाते थे, तो अब केवल 10-20 टन माणिक, लगभग 20 टन नीलम और 100-120 किलोग्राम गार्नेट उगाए जाते थे।
आरओसीओआर कंपनी (नीलम उत्पादों के उत्पादन में लगी हुई) के उप निदेशक इगोर एल्याबयेव के अनुसार, 1 किलो नीलमणि क्रिस्टल उगाने की लागत लगभग 600 डॉलर है, जिससे आप 5 ग्राम वजन वाली 100 प्लेटें प्राप्त कर सकते हैं और प्रत्येक की लागत 12 डॉलर है। आभूषण उद्योग के लिए एक सिंथेटिक माणिक की कीमत लगभग 60 डॉलर प्रति किलोग्राम है (तुलना के लिए: एक प्राकृतिक पत्थर के एक कैरेट (0.2 ग्राम) की कीमत 50 डॉलर है), तकनीकी उद्देश्यों के लिए - 70 डॉलर प्रति किलोग्राम से। इसके अलावा, एकल क्रिस्टल जितना बड़ा होगा, वह उतना ही महंगा होगा और संश्लेषण की लागत उतनी ही कम होगी। इस प्रकार, 6 किलोग्राम तक वजन वाले नीलम के एक क्रिस्टल की कीमत 5-10 हजार डॉलर होने का अनुमान है, जबकि एक किलोग्राम की कीमत लगभग 200 डॉलर है (और 1 किलोग्राम का विक्रय मूल्य 500 डॉलर है)। किसी व्यवसाय की लाभप्रदता की गणना करना मुश्किल नहीं है, और संख्याओं का यह क्रम ऊपर उल्लिखित सभी तीन क्रिस्टल पर लागू होता है। नीलम संश्लेषण की वैश्विक मात्रा लगभग एक हजार टन है।
अब सिंथेटिक माणिक का सबसे बड़ा उत्पादन (प्रति वर्ष सैकड़ों लाखों कैरेट) स्विट्जरलैंड, फ्रांस, जर्मनी, अमेरिका और ग्रेट ब्रिटेन में केंद्रित है। टैगान्रोग इलेक्ट्रोथर्मल इक्विपमेंट प्लांट द्वारा विशेष क्रिस्टलीकरण इकाइयों का उत्पादन किया जाता है। खाचिक बागदासरोव: घरेलू उपकरण की लागत लगभग $50 हजार है, पश्चिमी उपकरण - $300-400 हजार एक महत्वपूर्ण बिंदु: लाभदायक मात्रा में कम से कम दस प्रतिष्ठानों के साथ एक उत्पादन सुविधा बनाना समझ में आता है। एक उत्पादन चक्र में दो से तीन दिन लगते हैं, जिसके दौरान एक इंस्टॉलेशन से 2 किलोग्राम क्रिस्टल निकालना संभव होता है। उपकरण दूसरे वर्ष में ही "वापस टूट जाएगा"।
पत्थर की पहचान
जैसा कि बागदासरोव ने आश्वासन दिया, कृत्रिम और प्राकृतिक पत्थरों की संरचना (साथ ही) उपस्थिति) समान है, और यह बिल्कुल स्वाभाविक है कि प्रयोगशाला-संश्लेषित कीमती खनिज जालसाजों के लिए रुचिकर हैं। “लगभग दस साल पहले, एक भारतीय मेरे पास आया और मुझसे माणिक को संश्लेषित करने के लिए कहा जो प्राकृतिक पत्थरों से अलग नहीं था, लेकिन कुछ समय बाद, भारतीय गायब हो गया; फिर भी, प्राकृतिक पत्थरों के खनिकों ने उसे हटा दिया प्राकृतिक रूप से उगाना हमारे लिए विशेष रूप से कठिन नहीं है और खरीदार कभी भी इसे प्राकृतिक से अलग नहीं करेगा,'' वह कहते हैं।
मिखाइल बोरिक: आभूषण की दुकानों में प्रयोगशाला स्थितियों में प्राप्त माणिक और नीलमणि से बनी बहुत सारी वस्तुएं हैं। एक सामान्य खरीदार निश्चित रूप से उन्हें आंखों से अलग नहीं बता पाएगा। यहां तक कि आभूषण दुकानों के अधिकांश विक्रेताओं को स्वयं भी नहीं पता कि वे क्या बेच रहे हैं। सच है, जाने-माने आभूषण निर्माता जो अपनी प्रतिष्ठा को महत्व देते हैं, वे कभी नहीं छिपाते कि क्या सिंथेटिक है और क्या प्राकृतिक है। हालाँकि, महंगे गहने खरीदते समय, आपको हमेशा पत्थर की प्रामाणिकता का प्रमाण पत्र माँगना चाहिए।
जैसा कि खाचिक बागदासरोव ने आश्वासन दिया, जब 50 के दशक के मध्य में विज्ञान हीरे के संश्लेषण के करीब आया, तो वैज्ञानिकों की प्रगति की निगरानी के लिए सभी विकसित देशों के वित्त मंत्रालयों के तहत विशेष विभाग बनाए गए। आइए कल्पना करें कि कृत्रिम हीरे, जो प्राकृतिक हीरे से अलग नहीं हैं, बाजार में आ गए हैं - कई देशों की अर्थव्यवस्थाएं ढह जाएंगी, और कई देशों के रणनीतिक हीरे के भंडार धूल में बदल जाएंगे।
ड्रिलर के सबसे अच्छे दोस्त
दुनिया में हर साल औसतन 100-110 मिलियन कैरेट (लगभग 20 टन) हीरे का खनन किया जाता है, और विश्व बाजार में 1 कैरेट प्राकृतिक हीरे की कीमत $55 से होती है, हालांकि, अधिकांश पत्थर आभूषणों के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। दोषों, दरारों और विदेशी समावेशन के कारण, लेकिन उद्योग में मांग में, मुख्य रूप से विनिर्माण, जिसके लिए खनिज की उच्च शक्ति विशेषताओं की आवश्यकता होती है। हालाँकि, विशेषज्ञों के अनुसार, उपकरण, धातु और पत्थर प्रसंस्करण उद्योगों को खनन की तुलना में लगभग चार गुना अधिक हीरे की आवश्यकता होती है, और कई उच्च-तकनीकी क्षेत्रों (इलेक्ट्रॉनिक तत्वों, पराबैंगनी विकिरण सेंसर के निर्माण में) में यह लगभग असंभव है प्राकृतिक कच्चे माल का उपयोग करें क्योंकि 98% प्राकृतिक हीरों में नाइट्रोजन होता है। कृत्रिम हीरे सभी प्राकृतिक दोषों से मुक्त होते हैं, क्योंकि... मनुष्य उनके लिए आदर्श संश्लेषण स्थितियाँ बनाने में कामयाब रहा।
1953-1954 में, दो स्वतंत्र अनुसंधान समूहों - स्वीडिश कंपनी एएसईए और अमेरिकी जनरल इलेक्ट्रिक - के वैज्ञानिक 1 मिमी से छोटे आकार के हीरे को संश्लेषित करने वाले पहले व्यक्ति थे। ऐसा करने के लिए, ग्रेफाइट और लोहे के मिश्रण को लगभग 2500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघलाया गया, और फिर परिणामी पिघल को 70-80 हजार वायुमंडल के दबाव पर एक ठोस संपीड़ित माध्यम में रखा गया। वसीली बुगाकोव,उच्च दबाव भौतिकी संस्थान (ट्रॉइट्स्क; हीरा संश्लेषण से संबंधित) के उप निदेशक: प्राकृतिक हीरे की तरह सिंथेटिक हीरे को कैरेट में मापा जाता है और विश्व बाजार में इसकी कीमत लगभग 10 डॉलर प्रति कैरेट होती है, जो प्राकृतिक हीरे से पांच गुना सस्ता है। वहीं, कच्चे माल और बिजली की लागत केवल 5 डॉलर प्रति कैरेट है। वर्तमान में, रूस सिंथेटिक हीरे की खेती में तीसरे स्थान पर है, जो सालाना 25 मिलियन कैरेट का उत्पादन करता है।
सच है, जबकि हीरे को केवल उद्योग के हित में संश्लेषित किया जाता है, गहने की गुणवत्ता वाले कृत्रिम पत्थर अभी भी अपनी लागत के मामले में प्राकृतिक पत्थरों से बेहतर हैं। इसके अलावा, संश्लेषित हीरे का आकार 3 मिमी तक सीमित है, क्योंकि अभी तक ऐसी कोई सामग्री नहीं है जो बड़े चैम्बर वॉल्यूम के साथ इतने उच्च तापमान और दबाव का सामना कर सके। प्रति माह 200 किलोग्राम हीरे के संश्लेषण के लिए एक संयंत्र 30 हजार डॉलर में खरीदा जा सकता है।
हीरे के विपरीत, संश्लेषित पन्ने का उपयोग विशेष रूप से आभूषणों के लिए किया जाता है, हालांकि, वस्तुगत रूप से, वे फैलाव की कमी के कारण विशेष रूप से सुंदर नहीं होते हैं, अर्थात। एक स्पेक्ट्रम में सूर्य के प्रकाश का अपघटन, और केवल उनकी दुर्लभता के साथ-साथ छोटे उत्पादन की मात्रा के कारण मूल्यवान हैं (हर साल दुनिया में केवल 500 किलोग्राम प्राकृतिक पन्ना का खनन किया जाता है, जिसमें से 300 किलोग्राम रूसी यूराल में होते हैं)।
पन्ना, क्रिस्टल के थोक के विपरीत, कच्चे माल के पिघलने से नहीं प्राप्त होता है (पन्ना गर्म होने पर विघटित हो जाता है), लेकिन बोरिक एनहाइड्राइड के घोल से, अपेक्षाकृत कम तापमान (लगभग 400 डिग्री सेल्सियस) और दबाव पर विशेष हाइड्रोथर्मल कक्षों में संश्लेषित किया जाता है। लगभग 500 वायुमंडल)। पन्ना के संश्लेषण के लिए एक हाइड्रोथर्मल इंस्टालेशन अपेक्षाकृत सस्ता ($5-10 हजार) है, लेकिन इसकी उत्पादकता कम है (मासिक रूप से 10 किलोग्राम क्रिस्टल तक)। 1 किलोग्राम पन्ना की कीमत 100-200 डॉलर है, और एक कैरेट की बिक्री मूल्य लगभग प्राकृतिक पत्थर की कीमत के बराबर है - लगभग 2 डॉलर।
रूस में हर साल, नोवोसिबिर्स्क के एक उद्यम में, 100 किलोग्राम तक पन्ना संश्लेषित किया जाता है, दुनिया में एक टन से अधिक नहीं।
प्रकृति के विपरीत
1968 में, रूसी भौतिकविदों ने एक पारदर्शी क्रिस्टल प्राप्त किया जिसमें कोई प्राकृतिक जुड़वां नहीं था, और अपने फिजिकल इंस्टीट्यूट ऑफ द एकेडमी ऑफ साइंसेज (FIAN) के सम्मान में इसे क्यूबिक ज़िरकोनिया नाम दिया, हालांकि ऐसे क्रिस्टल के संश्लेषण पर पहला प्रयोग किया गया था। 20 के दशक में फ्रांसीसी रसायनज्ञों द्वारा।
क्यूबिक ज़िरकोनिया के संश्लेषण का उद्देश्य लेजर में उपयोग के लिए एक क्रिस्टल प्राप्त करना था। सच है, क्यूबिक ज़िरकोनिया अपने "लेजर" गुणों में गार्नेट को पार नहीं कर सका, लेकिन इसकी असामान्य सुंदरता, बहु-रंगीनता और कम लागत को ज्वैलर्स द्वारा सराहा गया (98% तक क्यूबिक ज़िरकोनिया उनकी आवश्यकताओं के लिए उत्पादित किया जाता है)। सर्जरी के लिए, क्यूबिक ज़िरकोनिया ($500) वाला एक स्केलपेल उपलब्ध है - तथ्य यह है कि कुछ लोगों को धातु से एलर्जी है, और एक क्यूबिक ज़िरकोनिया ब्लेड आपको एलर्जी की प्रतिक्रिया से बचने की अनुमति देता है।
क्यूबिक ज़िरकोनिया को ज़िरकोनियम, एल्यूमीनियम और सोडियम ऑक्साइड के मिश्रण से संश्लेषित किया जाता है। यह प्रक्रिया व्यावहारिक रूप से अपशिष्ट-मुक्त है, क्योंकि टुकड़े और असफल क्रिस्टल फिर से पिघल जाते हैं। प्रति दिन 100 किलोग्राम कच्चे माल से, उच्च आवृत्ति जनरेटर (लगभग $ 50 हजार) का उपयोग करके, 30 किलोग्राम तक क्यूबिक ज़िरकोनिया क्रिस्टल प्राप्त किए जाते हैं। पत्थर की पारदर्शिता पिघलने के तापमान पर निर्भर करती है - तापमान जितना अधिक होगा, क्रिस्टल उतना ही अधिक पारदर्शी होगा। ऐलेना लोमोनोवा,लेजर सामग्री और प्रौद्योगिकी IOFAN के वैज्ञानिक केंद्र की प्रयोगशाला के प्रमुख: क्यूबिक ज़िरकोनिया उगाना आसान और सुखद है, और कुछ अशुद्धियों को जोड़ने से आप प्रकृति में नहीं पाए जाने वाले रंगों के अनूठे क्रिस्टल बना सकते हैं, जैसे कि लैवेंडर, या असामान्य ऑप्टिकल प्रभाव प्राप्त कर सकते हैं, जैसे कि प्रकाश बदलने पर रंग बदल जाता है - तथाकथित। अलेक्जेंड्राइट प्रभाव.
सोवियत संघ कब काक्यूबिक ज़िरकोनिया के उत्पादन में एक एकाधिकारवादी बने रहे, कीमतें तय कीं जो शुरू में 3 हजार डॉलर प्रति किलोग्राम तक पहुंच गईं (हालांकि क्यूबिक ज़िरकोनिया के उत्पादन में प्राथमिकता का मुद्दा बहुत विवादास्पद है, अमेरिकियों ने इसे अदालत में भी चुनौती दी)। व्याचेस्लाव ओसिको,लेजर सामग्री और प्रौद्योगिकी IOFAN के वैज्ञानिक केंद्र के निदेशक: उन्होंने धोखे से यूएसएसआर से क्यूबिक ज़िरकोनिया का निर्यात करना शुरू कर दिया, और उन्हें हीरे के रूप में पेश किया। आभूषण धोखाधड़ी से निपटने के लिए, यहां तक कि केजीबी अधिकारियों को कीमती पत्थरों को नकली से अलग करने के लिए प्रशिक्षित किया गया था।इंद्रधनुष के सभी रंगों के साथ खेलने की क्षमता के लिए, जौहरी क्यूबिक ज़िरकोनिया को बेशर्म पत्थर कहते हैं। अब दुनिया भर में सालाना 1 हजार टन से अधिक क्यूबिक ज़िरकोनिया संश्लेषित किया जाता है, और उनकी कीमत गिरकर 60 डॉलर प्रति 1 किलोग्राम हो गई है। वहीं, विशेषज्ञों के मुताबिक एक किलोग्राम क्यूबिक ज़िरकोनिया की कीमत लगभग 30 डॉलर है।
भविष्य का क्रिस्टल
हालाँकि, वैश्विक उत्पादन मात्रा और लाभप्रदता में वृद्धि के संदर्भ में, संश्लेषित सिलिकॉन, जो माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग, सौर बैटरी और अन्य उच्च तकनीक उपकरणों में अपरिहार्य है, निकट भविष्य में किसी भी क्रिस्टल के साथ तालमेल नहीं बिठा पाएगा। दुनिया में सालाना 30 हजार टन से अधिक सिलिकॉन का उत्पादन होता है, और पूर्वानुमान के अनुसार, 2010 तक यह आंकड़ा दोगुना हो जाएगा (सिलिकॉन क्रिस्टल वर्तमान में सभी कृत्रिम क्रिस्टल के विश्व बाजार के 80% पर कब्जा कर लेते हैं)। हालाँकि, विशेषज्ञों के अनुसार, कंप्यूटर और माइक्रोप्रोसेसर उपकरणों के उत्पादन में वृद्धि के कारण दुनिया में सिलिकॉन की भारी कमी हो गई है।
व्याचेस्लाव ओसिको: "एक समय में क्यूबिक ज़िरकोनिया को हीरे के रूप में पेश करके निर्यात किया जाता था"
रूस में, सिलिकॉन की खपत, साथ ही इसका उत्पादन, इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादन में कमी के कारण ही बेहद नगण्य है। और अगर 1990 में यूएसएसआर में 360 टन सिलिकॉन उगाया गया था, तो पिछले साल रूसी संघ में केवल 270 टन, जिनमें से केवल 50 टन घरेलू बाजार के लिए थे। अब 1 किलो सिलिकॉन की कीमत 100 डॉलर है, जबकि विशेषज्ञों के अनुसार उत्पादन की लाभप्रदता 100% से अधिक है।
जैसा कि खाचिक बगदासरीयन ने आश्वासन दिया है, सिलिकॉन के उत्पादन और जिन उत्पादों के लिए इसकी आवश्यकता है, उनमें निवेश सोने की खान साबित हो सकता है, और इसके संश्लेषण के लिए कच्चा माल (साधारण रेत) सचमुच पैरों के नीचे है: "तीन साल पहले जर्मनी में, मैं एक युवा उद्यमी से मिला, जिसने वस्तुतः एक सोल्डरिंग आयरन से सौर पैनलों का उत्पादन शुरू किया था, और अब €20 मिलियन के वार्षिक लाभ के साथ सिलिकॉन लंबे समय से एक रणनीतिक सामग्री बन गया है जो देश के वैज्ञानिक और तकनीकी विकास को निर्धारित करता है।
दुर्लभ धातुओं के लिए राज्य वैज्ञानिक केंद्र की प्रयोगशाला के प्रमुख, मिखाइल मिल्विडस्की का दावा है कि दुनिया भर के वैज्ञानिक सिलिकॉन उत्पादन बढ़ाने के लिए काम कर रहे हैं, क्योंकि तेल, गैस और कोयले की तुलना में सौर ऊर्जा सस्ती, पर्यावरण के अनुकूल और अंतहीन है। खाचिक बगदासरीयन: कई वैज्ञानिकों के अनुसार 21वीं सदी के अंत तक दुनिया की 80% तक बिजली सौर या पवन ऊर्जा से उत्पन्न की जाएगी। और पहले मामले में सिलिकॉन एक अपूरणीय सामग्री है।
सच है, रूस में "परमाणु" लॉबी को इसमें कोई दिलचस्पी नहीं है, और इसलिए, अगर दुनिया में बिजली पैदा करने के सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल तरीकों की ओर आंदोलन लंबे समय से स्पष्ट है, तो हमारी प्रक्रियाएं इसके विपरीत हैं।
ओलेसा डेनेगा, दिमित्री तिखोमीरोव
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खेती अध्ययन हीरे के बारे में कुछ सबसे महंगा प्राकृतिक पत्थर हीरा है, जिसका खनन वर्तमान में 26 देशों में किया जाता है (उनमें से सबसे बड़े रूस, बोत्सवाना और दक्षिण अफ्रीका हैं)। हर साल दुनिया भर में औसतन 100-110 मिलियन कैरेट (20 टन) हीरे का खनन किया जाता है। उनकी ऊंची कीमत ($55 प्रति कैरेट) को न केवल पत्थरों की विशेषताओं से, बल्कि व्यापार में एकाधिकार के स्तर से भी समझाया गया है: जैसा कि ज्ञात है, डी बीयर्स कॉर्पोरेशन बाजार में आपूर्ति किए जाने वाले 70-80% प्राकृतिक हीरों को नियंत्रित करता है। वित्त मंत्रालय के अनुसार, 2005 की पहली छमाही में रूस में हीरे के उत्पादन की मात्रा 51 डॉलर प्रति कैरेट की औसत कीमत पर 17.7 मिलियन कैरेट थी। जनवरी-सितंबर 2005 में रूसी संघ के क्षेत्र से कच्चे प्राकृतिक हीरे का निर्यात 23.6 मिलियन कैरेट था, जिसमें आभूषण हीरे का हिस्सा 20-25% था। पूर्वाग्रह पत्थरों की गुप्त शक्ति प्राचीन काल से, कीमती पत्थरों ने सजावट और तावीज़ के रूप में काम किया है। उदाहरण के लिए, मिस्रवासी स्वेच्छा से पन्ना, फ़िरोज़ा, नीलम और रॉक क्रिस्टल से बने गहने पहनते थे। रोमन लोग हीरे और नीलम को अन्य सभी चीज़ों से अधिक महत्व देते थे। अक्सर पत्थर उसके मालिक के पेशे का संकेत देता था। नाविकों का मानना था कि पन्ना लंबी यात्राओं पर खतरों से बचाता है, टूमलाइन ने कलाकारों को प्रेरित किया, और नीलम ने पादरी को प्रलोभन से बचाया। ऐसा माना जाता है कि केवल दान किया गया या विरासत में मिला पत्थर ही तावीज़ हो सकता है। |
कृत्रिम क्रिस्टल
लंबे समय से, मनुष्य ने उन पत्थरों को संश्लेषित करने का सपना देखा है जो प्रकृति में पाए जाने वाले पत्थरों के समान ही कीमती हैं। 20वीं सदी तक ऐसे प्रयास असफल रहे। लेकिन 1902 में माणिक और नीलम प्राप्त करना संभव हो गया जिनमें प्राकृतिक पत्थरों के गुण थे। बाद में, 1940 के दशक में, पन्ना को संश्लेषित किया गया, और 1955 में, जनरल इलेक्ट्रिक और यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिक संस्थान ने कृत्रिम हीरे के उत्पादन की सूचना दी।
क्रिस्टल के लिए कई तकनीकी आवश्यकताओं ने पूर्व निर्धारित रासायनिक, भौतिक और विद्युत गुणों के साथ क्रिस्टल उगाने के तरीकों में अनुसंधान को प्रेरित किया है। शोधकर्ताओं के प्रयास व्यर्थ नहीं गए, और सैकड़ों पदार्थों के बड़े क्रिस्टल विकसित करने के तरीके पाए गए, जिनमें से कई का कोई प्राकृतिक एनालॉग नहीं है। प्रयोगशाला में, वांछित गुणों को सुनिश्चित करने के लिए क्रिस्टल को सावधानीपूर्वक नियंत्रित परिस्थितियों में उगाया जाता है, लेकिन सिद्धांत रूप में, प्रयोगशाला क्रिस्टल उसी तरह बनते हैं जैसे प्रकृति में - एक समाधान, पिघल या वाष्प से। इस प्रकार, रोशेल नमक के पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल वायुमंडलीय दबाव पर एक जलीय घोल से उगाए जाते हैं। ऑप्टिकल क्वार्ट्ज के बड़े क्रिस्टल भी घोल से उगाए जाते हैं, लेकिन 350-450 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 140 एमपीए के दबाव पर। माणिक को एल्यूमीनियम ऑक्साइड पाउडर से वायुमंडलीय दबाव में संश्लेषित किया जाता है, जिसे 2050 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघलाया जाता है। घर्षण के रूप में उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन कार्बाइड क्रिस्टल, एक विद्युत भट्ठी में वाष्प से प्राप्त होते हैं।
उपकरणों में लिक्विड क्रिस्टल का अनुप्रयोग
सूचना प्रदर्शन
उस समय, लिक्विड क्रिस्टल का अस्तित्व किसी प्रकार की जिज्ञासा जैसा लग रहा था, और कोई भी कल्पना नहीं कर सकता था कि लगभग सौ साल बाद तकनीकी अनुप्रयोगों में उनका एक महान भविष्य होगा। इसलिए, उनकी खोज के तुरंत बाद लिक्विड क्रिस्टल में कुछ रुचि के बाद, कुछ समय बाद उन्हें व्यावहारिक रूप से भुला दिया गया।
उन्नीसवीं सदी के अंत और बीसवीं सदी की शुरुआत में, कई बहुत प्रतिष्ठित वैज्ञानिक रेनित्ज़र और लेहमैन की खोज के बारे में बहुत संशय में थे। तथ्य यह है कि न केवल लिक्विड क्रिस्टल के वर्णित विरोधाभासी गुण कई अधिकारियों को बहुत संदिग्ध लगे, बल्कि यह भी कि विभिन्न लिक्विड क्रिस्टलीय पदार्थों के गुण काफी भिन्न थे। कुछ लिक्विड क्रिस्टल में बहुत अधिक चिपचिपाहट होती है, जबकि अन्य में कम चिपचिपाहट होती है। समय बीतता गया, लिक्विड क्रिस्टल के बारे में तथ्य धीरे-धीरे जमा होते गए, लेकिन कोई सामान्य सिद्धांत नहीं था जो हमें लिक्विड क्रिस्टल के बारे में विचारों में किसी प्रकार की प्रणाली स्थापित करने की अनुमति देता। लिक्विड क्रिस्टल के आधुनिक वर्गीकरण की नींव बनाने का श्रेय फ्रांसीसी वैज्ञानिक जे. फ्रीडेल को है। 20 के दशक में, फ़्रीडेल ने सभी लिक्विड क्रिस्टल को दो बड़े समूहों में विभाजित करने का प्रस्ताव रखा। उन्होंने एक समूह को नेमैटिक कहा, दूसरे को स्मेक्टिक। उन्होंने लिक्विड क्रिस्टल (मेसोमोर्फिक चरण) के लिए एक सामान्य शब्द भी प्रस्तावित किया। फ़्रीडेल इस बात पर ज़ोर देना चाहते थे कि तरल क्रिस्टल तापमान और उनके भौतिक गुणों दोनों में, सच्चे क्रिस्टल और तरल पदार्थों के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखते हैं। फ़्रीडेल के वर्गीकरण में नेमैटिक लिक्विड क्रिस्टल में पहले से ही ऊपर वर्णित कोलेस्टेरिक लिक्विड क्रिस्टल को एक वर्ग के रूप में शामिल किया गया था। लिक्विड क्रिस्टल में सबसे अधिक "क्रिस्टलीय" स्मेटिक होते हैं। स्मेटिक क्रिस्टल को द्वि-आयामी क्रम की विशेषता होती है। अणुओं को इस प्रकार रखा जाता है कि उनकी अक्षें समानांतर हों। इसके अलावा, वे "समान रहें" आदेश को "समझते" हैं और उन्हें व्यवस्थित पंक्तियों में रखा जाता है, स्मैटिक विमानों पर पैक किया जाता है, और नेमैटिक विमानों पर रैंक में रखा जाता है।
आवेदन
तापमान, दबाव, विद्युत चुंबकीय क्षेत्र जैसे कारकों के प्रभाव में लिक्विड क्रिस्टल में अणुओं की व्यवस्था बदल जाती है; अणुओं की व्यवस्था में परिवर्तन से ऑप्टिकल गुणों में परिवर्तन होता है, जैसे रंग, पारदर्शिता और संचरित प्रकाश के ध्रुवीकरण के विमान को घुमाने की क्षमता। यह लिक्विड क्रिस्टल के असंख्य अनुप्रयोगों का आधार है। उदाहरण के लिए, तापमान पर रंग की निर्भरता का उपयोग चिकित्सा निदान में किया जाता है। रोगी के शरीर पर कुछ लिक्विड क्रिस्टल सामग्री लगाकर, डॉक्टर उन स्थानों पर रंग परिवर्तन से रोग से प्रभावित ऊतकों की आसानी से पहचान कर सकते हैं जहां ये ऊतक अधिक मात्रा में गर्मी उत्पन्न करते हैं। रंग की तापमान निर्भरता आपको उत्पादों को नष्ट किए बिना उनकी गुणवत्ता को नियंत्रित करने की भी अनुमति देती है। यदि किसी धातु उत्पाद को गर्म किया जाता है, तो उसका आंतरिक दोष सतह पर तापमान वितरण को बदल देगा। इन दोषों की पहचान लिक्विड क्रिस्टल सामग्री की सतह पर लागू रंग में परिवर्तन से की जाती है। कलाई घड़ियों और कैलकुलेटर के उत्पादन में लिक्विड क्रिस्टल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पतली लिक्विड क्रिस्टल स्क्रीन वाले फ्लैट-पैनल टेलीविजन बनाए जा रहे हैं। अपेक्षाकृत हाल ही में, लिक्विड क्रिस्टल मैट्रिसेस पर आधारित कार्बन और पॉलिमर फाइबर प्राप्त किए गए थे।
लिक्विड क्रिस्टल के भविष्य के अनुप्रयोग
नियंत्रित ऑप्टिकल पारदर्शिता। यह ज्ञात है कि लिक्विड क्रिस्टल पर बड़े फ्लैट स्क्रीन के बड़े पैमाने पर निर्माण में मौलिक प्रकृति के बजाय तकनीकी कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। यद्यपि ऐसी स्क्रीन बनाने की संभावना सैद्धांतिक रूप से प्रदर्शित की गई है, आधुनिक तकनीक के साथ उनके उत्पादन की जटिलता के कारण, उनकी लागत बहुत अधिक हो जाती है। इसलिए, लिक्विड क्रिस्टल प्रक्षेपण उपकरण बनाने का विचार आया, जिसमें एक छोटी लिक्विड क्रिस्टल स्क्रीन पर प्राप्त छवि को एक नियमित स्क्रीन पर बड़े रूप में प्रक्षेपित किया जा सकता है, जैसा कि फिल्म फ्रेम वाले सिनेमा में होता है। यह पता चला कि ऐसे उपकरणों को लिक्विड क्रिस्टल पर लागू किया जा सकता है यदि हम सैंडविच संरचनाओं का उपयोग करते हैं जिसमें लिक्विड क्रिस्टल की एक परत के साथ एक फोटोसेमीकंडक्टर परत शामिल होती है। प्रकाश की किरण का उपयोग करके फोटोसेमीकंडक्टर का उपयोग करके एक छवि को लिक्विड क्रिस्टल में रिकॉर्ड किया जाता है। किसी छवि को रिकॉर्ड करने का सिद्धांत बहुत सरल है। फोटोसेमीकंडक्टर की रोशनी की अनुपस्थिति में, इसकी चालकता बहुत कम होती है, इसलिए, ऑप्टिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर लागू होने वाला लगभग संपूर्ण संभावित अंतर, जिसमें एक फोटोसेमीकंडक्टर परत अतिरिक्त रूप से डाली जाती है, इस फोटोसेमीकंडक्टर परत पर पड़ता है। इस मामले में, लिक्विड क्रिस्टल परत की स्थिति उस पर वोल्टेज की अनुपस्थिति से मेल खाती है। जब एक फोटोसेमीकंडक्टर को रोशन किया जाता है, तो इसकी चालकता तेजी से बढ़ जाती है, क्योंकि प्रकाश इसमें अतिरिक्त वर्तमान वाहक (मुक्त इलेक्ट्रॉन और छेद) बनाता है। परिणामस्वरूप, सेल में विद्युत वोल्टेज का पुनर्वितरण होता है - अब लगभग सभी वोल्टेज लिक्विड क्रिस्टल परत पर गिरता है, और परत की स्थिति, विशेष रूप से इसकी ऑप्टिकल विशेषताएं, लागू वोल्टेज के परिमाण के अनुसार बदलती हैं। इस प्रकार, परत की क्रिया के परिणामस्वरूप लिक्विड क्रिस्टल परत की ऑप्टिकल विशेषताएँ बदल जाती हैं।
अंतरिक्ष यात्रियों के लिए चश्मा
इलेक्ट्रिक वेल्डर के लिए मास्क और स्टीरियो टेलीविज़न के लिए चश्मे से परिचित होने पर, हमने देखा कि इन उपकरणों में एक नियंत्रित लिक्विड क्रिस्टल फ़िल्टर तुरंत एक या दोनों आँखों के दृश्य के पूरे क्षेत्र को अवरुद्ध कर देता है। ऐसी स्थिति होती है जब किसी व्यक्ति के दृष्टि क्षेत्र के पूरे क्षेत्र को अवरुद्ध करना असंभव होता है और साथ ही दृष्टि क्षेत्र के कुछ हिस्सों को अवरुद्ध करना आवश्यक होता है।
उदाहरण के लिए, अत्यधिक तेज धूप के तहत अंतरिक्ष में काम करते समय अंतरिक्ष यात्रियों के लिए ऐसी आवश्यकता उत्पन्न हो सकती है। यह समस्या, जैसे इलेक्ट्रिक वेल्डर के लिए मास्क या स्टीरियो टेलीविज़न के लिए ग्लास के मामले में, नियंत्रणीय लिक्विड क्रिस्टल फिल्टर द्वारा हल की जा सकती है। इन चश्मों में, प्रत्येक आंख के दृश्य क्षेत्र को अब एक फिल्टर द्वारा नहीं, बल्कि कई स्वतंत्र रूप से नियंत्रित फिल्टरों द्वारा अवरुद्ध किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, फ़िल्टर को फॉर्म में बनाया जा सकता है संकेंद्रित वलयचश्मे के केंद्र में या चश्मे पर धारियों के रूप में एक केंद्र के साथ, जिनमें से प्रत्येक, चालू होने पर, आंख की दृष्टि के केवल एक हिस्से को कवर करता है।
ऐसे चश्मे न केवल अंतरिक्ष यात्रियों के लिए, बल्कि अन्य व्यवसायों के लोगों के लिए भी उपयोगी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, आधुनिक विमानों के पायलटों के लिए, जहां बड़ी संख्या में उपकरण होते हैं। इस तरह के चश्मे बड़ी मात्रा में दृश्य जानकारी की धारणा से जुड़े ऑपरेटर के काम के बायोमेडिकल अध्ययन में भी बहुत उपयोगी होंगे।
इस प्रकार के फिल्टर और लिक्विड क्रिस्टल संकेतक निस्संदेह फिल्म और फोटोग्राफिक उपकरणों में व्यापक अनुप्रयोग पाएंगे (और पहले से ही पा रहे हैं)। इन उद्देश्यों के लिए, वे आकर्षक हैं क्योंकि उन्हें नियंत्रित करने के लिए नगण्य मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और कुछ मामलों में वे उपकरण से भागों को हटाने की अनुमति देते हैं; यांत्रिक गतिविधियाँ करना। फिल्म और फोटोग्राफिक उपकरण के किन यांत्रिक भागों से आपका तात्पर्य है? ये एपर्चर, फिल्टर - प्रकाश प्रवाह एटेन्यूएटर हैं, और अंत में, एक फिल्म कैमरे में प्रकाश प्रवाह अवरोधक, फोटोग्राफिक फिल्म की गति के साथ सिंक्रनाइज़ होते हैं और इसके फ्रेम-दर-फ्रेम एक्सपोज़र को सुनिश्चित करते हैं।
फोटोनिक क्रिस्टल- नैनोटेक्नोलॉजी की वस्तुओं में से एक, एक अंतःविषय क्षेत्र जो 21वीं सदी में प्रौद्योगिकी के आधार के रूप में कार्य करता है। मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में (कंप्यूटर विज्ञान, चिकित्सा, धातु प्रौद्योगिकी, आदि)। "फोटोनिक क्रिस्टल" शब्द 20वीं सदी के 80 के दशक में सामने आया।
पिछले 10 वर्षों में, भौतिकविदों और अग्रणी उच्च तकनीक उद्यमों और सैन्य-औद्योगिक जटिल उद्यमों दोनों में फोटोनिक क्रिस्टल और उन पर आधारित उपकरणों में रुचि बढ़ी है। स्थिति की तुलना 1960 के दशक में एकीकृत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के तेजी से विकास की अवधि से की जाती है, और यह शास्त्रीय माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के सर्किट के अनुरूप ऑप्टिकल माइक्रोसर्किट बनाने की संभावना से निर्धारित होती है। नए प्रकार (फोटोनिक्स) की सामग्रियों के आधार पर सूचनाओं को संग्रहीत करने, प्रसारित करने और संसाधित करने के मौलिक रूप से नए तरीकों की संभावना खुल गई है। कम लेज़िंग थ्रेशोल्ड और ऑप्टिकल स्विच के साथ एक नए प्रकार के लेज़र बनाने की योजना बनाई गई है। हालाँकि, त्रि-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल का निर्माण (अर्थात्, उन्हें प्रौद्योगिकी में मूलभूत परिवर्तन लाना चाहिए) एक कठिन कार्य है।
फोटोनिक क्रिस्टल ने जानकारी संग्रहीत करने और संसाधित करने का एक अद्भुत अवसर खोल दिया है - फोटॉन के लिए जाल बनाना। यह क्रिस्टल में एक ऐसा क्षेत्र है जहां से आसपास की सामग्री में फोटोनिक चालन बैंड की अनुपस्थिति के कारण फोटॉनों को बाहर निकलने से रोक दिया जाता है। स्थिति की तुलना एक ढांकता हुआ से घिरे आवेशित कंडक्टर से की जाती है। "एक फोटॉन को रोकने" की विरोधाभासी स्थिति जिसका द्रव्यमान शून्य है, भौतिकी के नियमों का खंडन नहीं करता है, क्योंकि हम एक आवधिक संरचना के साथ बातचीत करने वाले एक मुक्त फोटॉन के बारे में बात नहीं कर रहे हैं। इसे पहले ही भारी फोटॉन करार दिया जा चुका है। भारी फोटॉन का उपयोग मेमोरी तत्वों, ऑप्टिकल ट्रांजिस्टर आदि में करने की योजना है।
दूसरा, निकट भविष्य में पहले से ही वास्तविक, फोटोनिक क्रिस्टल के अनुप्रयोग का क्षेत्र परिमाण के क्रम से गरमागरम लैंप की दक्षता में वृद्धि करना है। भविष्य में, पूरी तरह से फोटोनिक्स पर आधारित कंप्यूटरों की ओर बढ़ने की योजना है, जिनमें इलेक्ट्रॉनिक्स पर आधारित कंप्यूटरों की तुलना में कई फायदे हैं।
2004 में, कृत्रिम उल्टे ओपल पर आधारित लेजर के निर्माण के बारे में एक संदेश सामने आया। 4.5 एनएम व्यास वाले कैडमियम सेलेनाइड के कोलाइडल कणों को 240-650 मिमी की दूरी पर स्थित खोखले गोले में पेश किया गया था। लेज़र पल्स का उपयोग करके, इन "कृत्रिम परमाणुओं" को उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित किया गया, और उत्सर्जन समय को नियंत्रित किया जा सका। ध्यान दें कि विलंबित उत्सर्जन वाले लेजर का उपयोग करना फायदेमंद होता है, उदाहरण के लिए, सौर कोशिकाओं के लिए, और त्वरित उत्सर्जन वाले लेजर मिनी-लेजर और एलईडी के लिए फायदेमंद होते हैं।
कीमती पत्थरों की उत्पत्ति और संरचना
दुर्लभ अपवादों को छोड़कर सभी कीमती पत्थर, खनिजों की दुनिया से संबंधित हैं। आइए हम उनकी उत्पत्ति और संरचना को याद करें। कीमती पत्थरों के निर्माण की स्थितियों के बारे में जो शब्द के सख्त अर्थ में खनिज नहीं हैं (उदाहरण के लिए, एम्बर, मूंगा और मोती)।
खनिज कई प्रकार से हो सकते हैं। कुछ का निर्माण पृथ्वी की गहराई में उग्र तरल पदार्थ के पिघलने और गैसों से या इसकी सतह पर फूटे ज्वालामुखीय लावा (आग्नेय खनिज) से हुआ है। अन्य जलीय घोल से बाहर गिर जाते हैं या पृथ्वी की सतह (तलछटी खनिज) पर (या उसके निकट) जीवों की मदद से बढ़ते हैं। अंततः, पृथ्वी की पपड़ी (कायापलट खनिज) की गहरी परतों में उच्च दबाव और उच्च तापमान के प्रभाव में मौजूदा खनिजों के पुन: क्रिस्टलीकरण से नए खनिजों का निर्माण होता है।
खनिजों की रासायनिक संरचना सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है। अशुद्धियों पर ध्यान नहीं दिया जाता है, भले ही वे खनिज के रंग में पूर्ण परिवर्तन तक, रंगीन रंगों की उपस्थिति का कारण बनते हों। लगभग सभी खनिज कुछ निश्चित रूपों में क्रिस्टलीकृत होते हैं। अर्थात्, वे जाली में परमाणुओं की नियमित व्यवस्था के साथ सजातीय शरीर संरचना के क्रिस्टल हैं। क्रिस्टल सख्त ज्यामितीय आकृतियों की विशेषता रखते हैं और मुख्य रूप से चिकने, सपाट किनारों द्वारा सीमित होते हैं। अधिकांश क्रिस्टल छोटे होते हैं, लेकिन विशाल नमूने भी होते हैं। क्रिस्टल की आंतरिक संरचना उनके भौतिक गुणों को निर्धारित करती है, जिसमें बाहरी आकार, कठोरता और दरार, फ्रैक्चर पैटर्न, घनत्व और ऑप्टिकल घटनाएं शामिल हैं।
बुनियादी अवधारणाओं
रत्न या बहुमूल्य पत्थर।पत्थरों के इस पूरे समूह में एक बात समान है - विशेष सुंदरता। पहले कुछ ही पत्थरों को रत्न कहा जाता था। आजकल इनकी संख्या तेजी से बढ़ी है और बढ़ती ही जा रही है। उनमें से अधिकांश खनिज हैं, बहुत कम चट्टानें। कीमती पत्थरों में कार्बनिक मूल के कुछ खनिज भी शामिल हैं: एम्बर, मूंगा और मोती। यहां तक कि जीवाश्मित जैविक अवशेष (जीवाश्म) भी सजावट के रूप में उपयोग किए जाते हैं। अपने उद्देश्य के संदर्भ में, कई अन्य आभूषण सामग्री कीमती पत्थरों के समान हैं: लकड़ी, हड्डी, कांच और धातु।
हल्का महंगा पत्थर -यह अवधारणा अभी भी व्यापार में आम है, लेकिन, हालांकि, इसमें निहित अपमानजनक अर्थ को देखते हुए, इसका उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। पहले, कम मूल्यवान और बहुत कठोर पत्थरों को अर्ध-कीमती नहीं कहा जाता था, उनकी तुलना "असली" कीमती पत्थरों से की जाती थी।
सजावटी पत्थर.यह एक सामूहिक शब्द है जो सजावट के रूप में और पत्थर की नक्काशी के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले सभी पत्थरों को संदर्भित करता है। कभी-कभी कम मूल्यवान या अपारदर्शी पत्थरों को सजावटी कहा जाता है।
गहना.आभूषण को एक आभूषण के रूप में समझा जाता है जिसमें एक या एक से अधिक कीमती पत्थरों को कीमती धातु में जड़ा जाता है। कभी-कभी बिना सेटिंग के पॉलिश किए गए पत्थरों को, साथ ही बिना पत्थरों के कीमती धातुओं से बने गहनों को भी आभूषण कहा जाता है।
रत्न और अर्द्ध कीमती पत्थर
रत्नों के बारे में मनुष्य सात हजार वर्षों से भी अधिक समय से जानता है। उनमें से पहले थे: नीलम, रॉक क्रिस्टल, एम्बर, जेड, मूंगा, लापीस लाजुली, मोती, सर्पेन्टाइन, पन्ना और फ़िरोज़ा। लंबे समय तक, ये पत्थर केवल विशेषाधिकार प्राप्त वर्गों के प्रतिनिधियों के लिए उपलब्ध रहे और न केवल सजावट के रूप में काम करते थे, बल्कि उनके मालिकों की सामाजिक स्थिति का भी प्रतीक थे।
19वीं सदी की शुरुआत तक. बहुमूल्य पत्थरों का उपयोग औषधीय प्रयोजनों के लिए भी किया जाता था। कुछ मामलों में, एक निश्चित पथरी का होना पर्याप्त माना जाता था, और अन्य में इसे घाव वाली जगह पर लगाया जाता था, दूसरों में इसे कुचलकर पाउडर बना दिया जाता था और मौखिक रूप से लिया जाता था। प्राचीन चिकित्सा पुस्तकों में इस बारे में "सटीक" जानकारी है कि कौन सा पत्थर किसी विशेष बीमारी में मदद कर सकता है। कीमती पत्थरों से उपचार को लिथोथेरेपी कहा जाता है। कभी-कभी इससे सफलता मिलती है, लेकिन इसका श्रेय केवल पथरी को नहीं दिया जाना चाहिए, बल्कि एक मनोवैज्ञानिक सुझाव को दिया जाना चाहिए जिसका रोगी पर लाभकारी प्रभाव पड़ा। उपचार में विफलताओं को इस तथ्य से समझाया गया कि पत्थर "नकली" निकला। जापान में, मोती के चूर्ण (यानी कैल्शियम कार्बोनेट) से बनी गोलियाँ आज भी चिकित्सा प्रयोजनों के लिए बेची जाती हैं।
और आधुनिक धर्मों में कीमती पत्थरों का एक विशेष स्थान है। इस प्रकार, यहूदी महायाजक की छाती को कीमती पत्थरों की चार पंक्तियों से सजाया गया है। इसी तरह के पत्थर ईसाई चर्च के पोप और बिशपों के टियारा और मैटर के साथ-साथ सन्दूक, मठ, क्रेफ़िश और आइकन फ्रेम पर चमकते हैं।
दरार और फ्रैक्चर
कई खनिज चिकनी, सपाट सतहों पर टूटते या विभाजित होते हैं। खनिजों के इस गुण को कहा जाता है दरार और उनके क्रिस्टल जाली की संरचना, परमाणुओं के बीच आसंजन बलों पर निर्भर करता है। दरार को बहुत उत्तम (यूक्लेज़), उत्तम (पुखराज) और अपूर्ण (गार्नेट) के बीच प्रतिष्ठित किया जाता है। कई कीमती और सजावटी पत्थरों (उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज) में यह बिल्कुल नहीं होता है। अलग से एक क्रिस्टल की समानांतर उन्मुख सतहों के साथ कुछ क्षेत्रों में विभाजित होने की क्षमता है।
पत्थरों को चमकाने और काटने के साथ-साथ उन्हें फ्रेम में डालते समय दरार की उपस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए। मजबूत यांत्रिक तनाव दरार के साथ विभाजन (दरार) का कारण बन सकता है। अक्सर कठोरता निर्धारित करने के लिए हल्का झटका या अत्यधिक दबाव पर्याप्त होता है। पहले, दरार का उपयोग बड़े पत्थरों को सावधानीपूर्वक टुकड़ों में काटने या दोषपूर्ण क्षेत्रों को अलग करने के लिए किया जाता था। अब ऐसे ऑपरेशन मुख्य रूप से आरी द्वारा किए जाते हैं, जो पत्थर के आकार का बेहतर उपयोग करने की अनुमति देता है, साथ ही अवांछित दरारों और विभाजन से भी बचाता है।
टुकड़ों की सतह का वह आकार जिसमें टकराने पर खनिज टूट जाता है, कहलाता है गुत्थी. यह शंक्वाकार (खोपड़ी की छाप के समान), असमान, खंडित, रेशेदार, सीढ़ीदार, चिकना, मिट्टी जैसा आदि हो सकता है। कभी-कभी फ्रैक्चर एक नैदानिक संकेत के रूप में काम कर सकता है, जो दिखने में समान खनिजों के बीच अंतर करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, सभी प्रकार के क्वार्ट्ज और नकली ग्लास रत्नों में कोंचोइडल फ्रैक्चर विशिष्ट है।
घनत्व
घनत्व (पूर्व में विशिष्ट गुरुत्व कहा जाता था) किसी पदार्थ के द्रव्यमान और पानी की समान मात्रा के द्रव्यमान का अनुपात है। इसलिए, 2.6 घनत्व वाला पत्थर पानी की समान मात्रा से समान संख्या में भारी होता है।
रत्नों का घनत्व 1 से 7 तक होता है। 2 से कम घनत्व वाले पत्थर हमें हल्के लगते हैं (एम्बर 1.1), 2 से 4 तक - सामान्य वजन (क्वार्ट्ज 2.65), और 5 से ऊपर - भारी (कैसिटराइट 7.0)। सबसे महंगे पत्थरों, जैसे हीरा, माणिक और नीलम का घनत्व मुख्य चट्टान बनाने वाले खनिजों, मुख्य रूप से क्वार्ट्ज और फेल्डस्पार की तुलना में अधिक होता है।
कीमती पत्थरों के द्रव्यमान का माप
कैरेट-द्रव्यमान की एक इकाई जिसका उपयोग प्राचीन काल से कीमती पत्थरों और गहनों के व्यापार में किया जाता रहा है। यह संभव है कि "कैरेट" शब्द स्वयं अफ्रीकी मूंगा पेड़ के स्थानीय नाम (कुआरा) से आया है, जिसके बीजों का उपयोग सोने की धूल को तौलने के लिए किया जाता था, लेकिन अधिक संभावना है कि इसकी उत्पत्ति ग्रीक नाम (केरेशन) से हुई है। भूमध्य सागर में व्यापक रूप से फैले कैरब पेड़ का फल, जो मूल रूप से कीमती पत्थरों का वजन करते समय "वजन" के रूप में काम करता था (औसतन एक वजन का वजन लगभग एक कैरेट के बराबर होता है)।
ग्राम -से कम कीमत पर रत्न व्यापार में उपयोग की जाने वाली द्रव्यमान की इकाई महंगे पत्थर, और विशेष रूप से असंसाधित पत्थर के रंग के कच्चे माल के लिए (उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज समूह)
भव्य -मोती के द्रव्यमान का एक माप। 0.05 ग्राम के अनुरूप, यानी 0.25 कैरेट। आजकल ग्रेनाइट का स्थान तेजी से कैरेट ले रहा है।
कीमत।रत्न व्यापार में, कीमत आमतौर पर प्रति कैरेट उद्धृत की जाती है। किसी पत्थर की कुल लागत की गणना करने के लिए, आपको कैरेट में कीमत और उसके वजन को गुणा करना होगा।
ऑप्टिकल गुण
कीमती पत्थरों के भौतिक गुणों में, ऑप्टिकल गुण प्रमुख भूमिका निभाते हैं; उनके रंग और चमक, चमक, "अग्नि" और चमक, तारांकन, इंद्रधनुषीपन और अन्य प्रकाश प्रभावों का निर्धारण करना। रत्नों का परीक्षण और पहचान करते समय, ऑप्टिकल घटनाएं भी तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही हैं।
रंग
रंग- किसी भी कीमती पत्थर को देखते समय सबसे पहली चीज़ जिस पर आपका ध्यान जाता है। हालाँकि, अधिकांश पत्थरों के लिए, उनका रंग एक नैदानिक संकेत के रूप में काम नहीं कर सकता है, क्योंकि उनमें से कई का रंग एक जैसा होता है, और कुछ कई रंगों में दिखाई देते हैं।
विभिन्न रंगों का कारण प्रकाश है, यानी एक निश्चित तरंग दैर्ध्य सीमा में पड़े विद्युत चुम्बकीय कंपन। मानव आंख केवल तथाकथित ऑप्टिकल रेंज में तरंगों को देखती है - लगभग 400 से 700 एनएम तक। दृश्य प्रकाश का यह क्षेत्र सात मुख्य भागों में विभाजित है, जिनमें से प्रत्येक स्पेक्ट्रम के एक विशिष्ट रंग से मेल खाता है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, नीला, बैंगनी। जब सभी वर्णक्रमीय रंगों को मिश्रित किया जाता है, तो सफेद रंग प्राप्त होता है। यदि, हालांकि, किसी भी तरंग दैर्ध्य रेंज को अवशोषित किया जाता है, तो एक निश्चित रंग - अब सफेद नहीं - अन्य रंगों के मिश्रण से प्रकट होता है। एक पत्थर जो ऑप्टिकल रेंज की सभी तरंग दैर्ध्य को प्रसारित करता है वह रंगहीन दिखाई देता है; यदि, इसके विपरीत, सारा प्रकाश अवशोषित हो जाता है, तो पत्थर सबसे गहरा दिखाई देने वाला रंग - काला - प्राप्त कर लेता है। जब प्रकाश संपूर्ण तरंग दैर्ध्य रेंज में आंशिक रूप से अवशोषित होता है, तो पत्थर बादलदार सफेद या भूरे रंग का दिखाई देता है। लेकिन अगर, इसके विपरीत, केवल बहुत विशिष्ट तरंग दैर्ध्य ही अवशोषित होते हैं, तो पत्थर सफेद प्रकाश स्पेक्ट्रम के शेष अवशोषित भागों के मिश्रण के अनुरूप रंग प्राप्त कर लेता है। रंग के मुख्य वाहक - क्रोमोफोर्स जो कीमती पत्थरों का रंग निर्धारित करते हैं - आयन हैं हैवी मेटल्सलोहा, कोबाल्ट, निकल, मैंगनीज, तांबा, क्रोमियम, वैनेडियम और टाइटेनियम।
रत्नों का रंग प्रकाश पर भी निर्भर करता है, क्योंकि कृत्रिम (विद्युत) और दिन के प्रकाश (सूर्य) प्रकाश का स्पेक्ट्रा अलग-अलग होता है। ऐसे पत्थर हैं जिनका रंग कृत्रिम प्रकाश (नीलम) से प्रतिकूल रूप से प्रभावित होता है, और वे जो केवल शाम (कृत्रिम) प्रकाश से लाभान्वित होते हैं, उनकी चमक को बढ़ाते हैं (माणिक, पन्ना)। लेकिन अलेक्जेंड्राइट में रंग परिवर्तन सबसे अधिक स्पष्ट होता है: दिन के दौरान यह हरा दिखता है, और शाम को यह लाल दिखता है।
प्रकाश अपवर्तन
बचपन में भी, हम अक्सर देखते थे कि एक तीव्र कोण पर एक छड़ी, पूरी तरह से पानी में डूबी नहीं होने पर, पानी की सतह पर "टूटने" लगती थी। छड़ी का निचला हिस्सा, पानी में स्थित, हवा में स्थित ऊपरी हिस्से की तुलना में एक अलग ढलान प्राप्त करता है। यह प्रकाश के अपवर्तन के कारण होता है, जो हमेशा तब प्रकट होता है जब एक प्रकाश किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरती है, अर्थात, दो पदार्थों की सीमा पर, यदि किरण को उनके इंटरफ़ेस की सतह पर तिरछा निर्देशित किया जाता है।
एक ही खनिज प्रकार के कीमती पत्थरों के सभी क्रिस्टल के प्रकाश अपवर्तन की मात्रा स्थिर होती है (कभी-कभी इसमें उतार-चढ़ाव होता है, लेकिन बहुत ही संकीर्ण अंतराल के भीतर)। इसलिए, इस मान की संख्यात्मक अभिव्यक्ति - अपवर्तक सूचकांक (जिसे अक्सर केवल अपवर्तन या प्रकाश अपवर्तन कहा जाता है) - का उपयोग रत्नों के निदान के लिए किया जाता है। अपवर्तनांक को हवा और क्रिस्टल में प्रकाश की गति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। तथ्य यह है कि क्रिस्टल में प्रकाश किरण का विक्षेपण ऑप्टिकली सघन माध्यम में इस किरण के प्रसार की गति में कमी के कारण होता है।
हीरे में प्रकाश हवा की तुलना में 2.4 गुना धीमी गति से चलता है। बड़ी तकनीकी कठिनाइयों और लागतों के बिना, विसर्जन विधि का उपयोग करके प्रकाश अपवर्तन को मापना संभव है - एक ज्ञात अपवर्तक सूचकांक के साथ एक तरल में एक पत्थर को डुबोना और इंटरफेस का अवलोकन करना। पत्थर की आकृति या किनारों के बीच के किनारे कितने हल्के और तीखे दिखाई देते हैं, साथ ही इंटरफ़ेस सीमाओं की स्पष्ट चौड़ाई से, आप किसी रत्न के अपवर्तनांक का काफी सटीक अनुमान लगा सकते हैं।
फैलाव
क्रिस्टल से गुजरते समय, सफेद प्रकाश न केवल अपवर्तन से गुजरता है, बल्कि वर्णक्रमीय रंगों में भी विघटित हो जाता है, क्योंकि क्रिस्टलीय पदार्थों के अपवर्तक सूचकांक आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करते हैं। एक क्रिस्टल द्वारा श्वेत प्रकाश के इंद्रधनुष के सभी रंगों में विघटित होने की घटना कहलाती है फैलाव. रंग फैलाव का महत्व हीरे में विशेष रूप से महान है, जो इसके रंगों के शानदार खेल - प्रसिद्ध "अग्नि" के कारण होता है जो इस पत्थर का मुख्य आकर्षण है।
फैलाव केवल रंगहीन पत्थरों के लिए अच्छा है। उच्च फैलाव वाले प्राकृतिक और सिंथेटिक पत्थरों (उदाहरण के लिए, फेबुलाइट, रूटाइल, स्फारलेराइट, टाइटैनाइट, जिरकोन) का उपयोग हीरे के विकल्प के रूप में गहनों में किया जाता है।
भूतल ऑप्टिकल प्रभाव:
हल्के आंकड़े और रंग टिंट्स
कई आभूषण पत्थर प्रकाश की उन्मुख धारियों के साथ-साथ सतह के रंग के रंगों के रूप में हल्के पैटर्न प्रदर्शित करते हैं।
बिल्ली की आँख का प्रभावपत्थरों में निहित है जो समानांतर जुड़े हुए रेशेदार या सुई के आकार के व्यक्तियों का समुच्चय होते हैं या जिनमें पतली समानांतर-उन्मुख खोखले चैनल होते हैं। प्रभाव ऐसे समानांतर अभिवृद्धि पर प्रकाश के परावर्तन के कारण उत्पन्न होता है और इसमें यह तथ्य शामिल होता है कि जब पत्थर को घुमाया जाता है, तो एक संकीर्ण प्रकाश पट्टी उस पर चलती है, जो एक बिल्ली की चमकदार भट्ठा जैसी पुतली को उद्घाटित करती है। इस प्रभाव का सबसे बड़ा प्रभाव तब प्राप्त होता है जब पत्थर को काबोचोन आकार में पॉलिश किया जाता है, इसके अलावा, इस तरह से कि काबोचोन का सपाट आधार पत्थर की रेशेदार संरचना के समानांतर होता है।
तारामंडल -एक बिंदु पर प्रतिच्छेद करने वाली और तारे की किरणों की याद दिलाने वाली प्रकाश धारियों के रूप में पत्थर की सतह पर प्रकाश आकृतियों की उपस्थिति; इन किरणों की संख्या और उनके प्रतिच्छेदन का कोण क्रिस्टल की समरूपता से निर्धारित होता है। अपनी प्रकृति में, यह बिल्ली की आंख के प्रभाव के समान है, एकमात्र अंतर यह है कि परावर्तक समावेशन - पतले फाइबर, सुई या नलिकाएं - विभिन्न क्षेत्रों में अलग-अलग अभिविन्यास हैं। माणिक और नीलमणि काबोचोन पर छह-नुकीले सितारे बहुत अच्छा प्रभाव डालते हैं।
व्यभिचारिणी -मूनस्टोन की नीली-सफ़ेद झिलमिलाती चमक, एडुलारिया की एक अनमोल किस्म। जब आप मूनस्टोन काबोचोन को घुमाते हैं, तो यह चमक, या झिलमिलाहट, इसकी सतह पर चमकती है।
इरिडाइजेशन -कुछ आभूषण पत्थरों का इंद्रधनुषी रंग का खेल, विघटन का परिणाम सफ़ेदपत्थर में छोटे-छोटे टूटने और दरारों से वर्णक्रमीय रंगों में अपवर्तित हो जाता है।
"रेशम" -कुछ कीमती पत्थरों में रेशमी चमक और झिलमिलाहट, महीन रेशेदार या सुई जैसे खनिजों या खोखले नलिकाओं के समानांतर-उन्मुख समावेशन की उपस्थिति के कारण होती है। यह मुखयुक्त माणिक और नीलमणि के लिए अत्यधिक मूल्यवान है।
क्रिस्टल उगाने के तरीके
प्रयोगशाला में प्राप्त पहला एकल क्रिस्टल संभवतः माणिक था। रूबी प्राप्त करने के लिए, बेरियम फ्लोराइड और डाइक्रोमोपोटेशियम नमक के साथ कास्टिक पोटेशियम के अधिक या कम मिश्रण वाले निर्जल एल्यूमिना के मिश्रण को गर्म किया गया था। बाद वाले को माणिक रंगने के लिए जोड़ा जाता है, और थोड़ी मात्रा में एल्यूमीनियम ऑक्साइड लिया जाता है। मिश्रण को मिट्टी के क्रूसिबल में रखा जाता है और 1500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर परावर्तक भट्टियों में (100 घंटे से 8 दिनों तक) गर्म किया जाता है। प्रयोग के अंत में, क्रूसिबल में एक क्रिस्टलीय द्रव्यमान दिखाई देता है, और दीवारों को ढक दिया जाता है सुंदर गुलाबी रूबी क्रिस्टल।
सिंथेटिक रत्न क्रिस्टल उगाने की दूसरी आम विधि Czochralski विधि है। यह इस प्रकार है: जिस पदार्थ से पत्थरों को क्रिस्टलीकृत किया जाना चाहिए उसका पिघलाव एक दुर्दम्य धातु (प्लैटिनम, रोडियम, इरिडियम, मोलिब्डेनम, या टंगस्टन) से बने दुर्दम्य क्रूसिबल में रखा जाता है और उच्च आवृत्ति प्रारंभ करनेवाला में गरम किया जाता है। . भविष्य के क्रिस्टल की सामग्री से एक बीज को निकास शाफ्ट पर पिघल में उतारा जाता है, और उस पर आवश्यक मोटाई के लिए सिंथेटिक सामग्री उगाई जाती है। बीज के साथ शाफ्ट को धीरे-धीरे 1-50 मिमी/घंटा की गति से ऊपर की ओर खींचा जाता है और साथ ही 30-150 आरपीएम की घूर्णन गति पर विकास किया जाता है। पिघले हुए तापमान को बराबर करने और अशुद्धियों का समान वितरण सुनिश्चित करने के लिए शाफ्ट को घुमाएँ। क्रिस्टल का व्यास 50 मिमी तक है, लंबाई 1 मीटर तक है। सिंथेटिक कोरन्डम, स्पिनल, गार्नेट और अन्य कृत्रिम पत्थर Czochralski विधि का उपयोग करके उगाए जाते हैं।
वाष्प के संघनित होने पर क्रिस्टल भी विकसित हो सकते हैं - इस प्रकार ठंडे कांच पर बर्फ के टुकड़े के पैटर्न प्राप्त होते हैं। जब धातुओं को अधिक सक्रिय धातुओं की सहायता से नमक के घोल से विस्थापित किया जाता है, तो क्रिस्टल भी बनते हैं। उदाहरण के लिए, एक लोहे की कील को कॉपर सल्फेट के घोल में डुबोएं, यह तांबे की लाल परत से ढक जाएगी। लेकिन परिणामी तांबे के क्रिस्टल इतने छोटे होते हैं कि उन्हें केवल माइक्रोस्कोप के नीचे ही देखा जा सकता है। नाखून की सतह पर तांबा बहुत तेजी से निकलता है, इसलिए इसके क्रिस्टल बहुत छोटे होते हैं। लेकिन अगर प्रक्रिया धीमी कर दी जाए तो क्रिस्टल बड़े हो जाएंगे। ऐसा करने के लिए, कॉपर सल्फेट को टेबल नमक की एक मोटी परत के साथ कवर करें, उस पर फिल्टर पेपर का एक चक्र रखें, और शीर्ष पर - थोड़ा छोटे व्यास के साथ एक लोहे की प्लेट। जो कुछ बचता है वह बर्तन में टेबल नमक का संतृप्त घोल डालना है। कॉपर सल्फेट नमकीन पानी में धीरे-धीरे घुलना शुरू हो जाएगा। कॉपर आयन (हरे जटिल आयनों के रूप में) कई दिनों में बहुत धीरे-धीरे ऊपर की ओर फैलेंगे; इस प्रक्रिया को रंगीन बॉर्डर की गति से देखा जा सकता है। लोहे की प्लेट तक पहुँचने पर, तांबे के आयन तटस्थ परमाणुओं में बदल जाते हैं। लेकिन चूंकि यह प्रक्रिया बहुत धीमी गति से होती है, तांबे के परमाणु धात्विक तांबे के सुंदर चमकदार क्रिस्टल में बदल जाते हैं। कभी-कभी ये क्रिस्टल शाखाएँ बनाते हैं - डेंड्राइट।
क्रिस्टल उगाने की तकनीक
घर पर
घर पर क्रिस्टल उगाने के लिए, मैंने एक सुपरसैचुरेटेड नमक का घोल तैयार किया। मैंने प्रारंभिक सामग्री के रूप में कॉपर सल्फेट नमक को चुना। मैंने 50 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक साफ गिलास में गर्म पानी डाला और मात्रा को 500 मिलीग्राम तक लाया। मैंने पदार्थ को छोटे-छोटे भागों में गिलास में डाला, हर बार हिलाया और पूर्ण विघटन प्राप्त किया। एक बार जब घोल संतृप्त हो गया, तो मैंने इसे ढक दिया और इसे एक कमरे में छोड़ दिया जहां एक स्थिर तापमान बनाए रखा जाना चाहिए। जैसे ही घोल कमरे के तापमान तक ठंडा होता है, अतिरिक्त क्रिस्टलीकरण होता है। घोल में उतना ही पदार्थ रहता है जितना किसी दिए गए तापमान पर घुलनशीलता के अनुरूप होता है, और अतिरिक्त पदार्थ छोटे क्रिस्टल के रूप में नीचे गिर जाता है। इस तरह मुझे माँ शराब मिल गयी.
इसके बाद, मैंने मदर लिकर को दूसरे कटोरे में डाला, नीचे से क्रिस्टल को वहां रखा, कटोरे को पानी के स्नान में पूरी तरह से घुलने तक गर्म किया और इसे ठंडा होने दिया। इस स्तर पर, ड्राफ्ट और अचानक तापमान परिवर्तन समाधान के लिए वांछनीय नहीं हैं। दो दिन बाद, मैंने सामग्री की जांच की और देखा कि नीचे और दीवारों पर छोटे फ्लैट समांतर चतुर्भुज क्रिस्टल बने थे। उनमें से मैंने सबसे सही क्रिस्टल का चयन किया।
फिर से मैंने मूल मातृ शराब के आधार पर एक संतृप्त घोल तैयार किया, इसमें थोड़ा और (0.5 चम्मच) पदार्थ मिलाया, इसे गर्म किया और हिलाया। घोल को एक साफ और गर्म कंटेनर में डाला गया और 20-30 सेकंड तक खड़े रहने दिया गया ताकि तरल थोड़ा शांत हो जाए। जब क्रिस्टल लगभग 2.5 सेमी के आकार तक पहुंच गए, तो मैंने उन्हें पहले से फ़िल्टर किए गए और हाइड्रोलिसिस-परीक्षणित मदर लिकर के साथ फ्लैट-तले वाले फ्लास्क में एक-एक करके रखा। मैंने आवश्यकतानुसार क्रिस्टलों को धोया और साफ़ किया।
निष्कर्ष
वे सभी भौतिक गुण जिनके कारण क्रिस्टल का इतना व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उनकी संरचना - उनकी स्थानिक जाली - पर निर्भर करते हैं।
ठोस-अवस्था वाले क्रिस्टल के साथ-साथ, वर्तमान में तरल क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है, और निकट भविष्य में वे फोटोनिक क्रिस्टल पर आधारित उपकरणों का उपयोग करेंगे
क्रिस्टल में आभूषण पत्थर भी शामिल हैं जिनसे आभूषण बनाए जाते हैं। कीमती पत्थरों के प्रति मनुष्य के दृष्टिकोण में कई शताब्दियों में बदलाव आया है: देवता बनने और चिकित्सा में उपयोग से लेकर किसी के धन का प्रदर्शन करने या पत्थर की सुंदरता और सद्भाव से सौंदर्य आनंद प्रदान करने तक।
घर पर उगाए गए क्रिस्टल का उपयोग भौतिक विज्ञान के पाठों में उनके भौतिक अध्ययन के लिए किया जा सकता है रासायनिक गुण, साथ ही उनके अनुप्रयोग भी।
कृत्रिम शैवाल
कृत्रिम शैवाल उगाने के लिए, मैंने आधा लीटर फ्लास्क में सोडियम सिलिकेट (तरल ग्लास) का पचास प्रतिशत घोल भर दिया। फिर उसने घोल में फेरिक क्लोराइड, कॉपर क्लोराइड, निकल क्लोराइड और एल्यूमीनियम क्लोराइड के कई क्रिस्टल डाले। कुछ समय बाद, विचित्र आकृतियों और विभिन्न रंगों के "शैवाल" का विकास शुरू हुआ। लौह लवण के घोल में, "शैवाल" भूरे रंग के होते हैं, निकल लवण हरे होते हैं, तांबे के लवण नीले होते हैं, और एल्यूमीनियम लवण रंगहीन होते हैं।
ऐसा क्यों हो रहा है? तरल कांच के घोल में फेंके गए क्रिस्टल सोडियम सिलिकेट के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। परिणामी यौगिक क्रिस्टल को एक पतली फिल्म से ढक देते हैं, लेकिन प्रसार के कारण, पानी इसमें प्रवेश कर जाता है, क्रिस्टल में दबाव बढ़ जाता है और फिल्म फट जाती है।
छिद्रों के माध्यम से, नमक का घोल आसपास के तरल में प्रवेश करता है और जल्दी से फिर से एक फिल्म से ढक जाता है। फिर फिल्म फिर से टूट जाती है। इस प्रकार शाखायुक्त "शैवाल" बढ़ते हैं।
साहित्य:
- प्रतियोगिता
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अखमेतोव एन.एस. अकार्बनिक रसायन विज्ञान - एम. शिक्षा, 1985
वासिलिव वी.एन., बेस्पालोव वी.जी. सूचान प्रौद्योगिकी। ऑप्टिकल कंप्यूटर और फोटोनिक क्रिस्टल।
ज़ेलुडोव आई.एस. क्रिस्टल और समरूपता का भौतिकी। एम. नौका, 1987
ज़ुविनोव जी.एन. फोटोनिक क्रिस्टल की भूलभुलैया। (पत्रिका का इलेक्ट्रॉनिक संस्करण)।
ज़्वेज़दीन ए.के. कैप्चर किए गए फोटॉनों की क्वांटम यांत्रिकी। ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी, वेवगाइड, फोटोनिक क्रिस्टल। नेचर 2004 नंबर 10.
काबर्डिन ओ.एफ. भौतिकी: भौतिकी के गहन अध्ययन वाले स्कूलों के लिए 10वीं कक्षा की पाठ्यपुस्तक। - एम. एजुकेशन, 2001
कोर्निलोव एन.आई., सोलोडोवा यू.पी. आभूषण पत्थर. - एम. नेड्रा, 1983
कोसोबुकिन वी.ए. फोटोनिक क्रिस्टल // विंडो टू द वर्ल्ड (पत्रिका का इलेक्ट्रॉनिक संस्करण)।
पूर्ण द्वारा: मोशेवा डायना, ... सेपिच 2012 पासपोर्ट शैक्षिक रूप से-अनुसंधानपरियोजना: « क्रिस्टलऔर उनकाआवेदन पत्र"नेता: छात्र 10 "बी"...
कृत्रिम क्रिस्टल
लंबे समय से, मनुष्य ने उन पत्थरों को संश्लेषित करने का सपना देखा है जो प्रकृति में पाए जाने वाले पत्थरों के समान ही कीमती हैं। 20वीं सदी तक ऐसे प्रयास असफल रहे। लेकिन 1902 में माणिक और नीलम प्राप्त करना संभव हो गया जिनमें प्राकृतिक पत्थरों के गुण हैं। अब ऐसे खनिजों का उत्पादन प्रतिवर्ष लाखों कैरेट में होता है!
बाद में, 1940 के दशक के अंत में, पन्ना को संश्लेषित किया गया, और 1955 में, जनरल इलेक्ट्रिक और यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिक संस्थान ने कृत्रिम हीरे के उत्पादन की सूचना दी।
क्रिस्टल के लिए कई तकनीकी आवश्यकताओं ने पूर्व निर्धारित रासायनिक, भौतिक और विद्युत गुणों के साथ क्रिस्टल उगाने के तरीकों में अनुसंधान को प्रेरित किया है। शोधकर्ताओं के प्रयास व्यर्थ नहीं गए, और सैकड़ों पदार्थों के बड़े क्रिस्टल विकसित करने के तरीके पाए गए, जिनमें से कई का कोई प्राकृतिक एनालॉग नहीं है। प्रयोगशाला में, वांछित गुणों को सुनिश्चित करने के लिए क्रिस्टल को सावधानीपूर्वक नियंत्रित परिस्थितियों में उगाया जाता है, और प्रयोगशाला क्रिस्टल उसी तरह बनते हैं जैसे प्रकृति में - एक समाधान, पिघल या वाष्प से।
कृत्रिम क्रिस्टल का अनुप्रयोग
विज्ञान और प्रौद्योगिकी में क्रिस्टल के अनुप्रयोग इतने असंख्य और विविध हैं कि उन्हें सूचीबद्ध करना मुश्किल है। इसलिए, हम खुद को कुछ उदाहरणों तक ही सीमित रखेंगे।
प्राकृतिक खनिजों में सबसे कठोर और दुर्लभ हीरा हीरा है। आज, हीरा मुख्य रूप से एक काम करने वाला पत्थर है, सजावट का पत्थर नहीं। अपनी असाधारण कठोरता के कारण हीरा प्रौद्योगिकी में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है। हीरे की आरी का उपयोग पत्थरों को काटने के लिए किया जाता है। हीरे की आरी एक बड़ी (व्यास में 2 मीटर तक) घूमने वाली स्टील डिस्क होती है, जिसके किनारों पर कट या निशान बने होते हैं। इन कटों में बारीक हीरे के पाउडर को किसी चिपकने वाले पदार्थ के साथ मिलाकर रगड़ा जाता है। ऐसी डिस्क तेज़ गति से घूमती हुई किसी भी पत्थर को तुरंत देख लेती है। चट्टानों की ड्रिलिंग और खनन कार्यों में हीरे का अत्यधिक महत्व है। हीरे के पाउडर का उपयोग कठोर पत्थरों और कठोर स्टील को पीसने और चमकाने के लिए किया जाता है। हीरे को केवल हीरे से ही काटा, पॉलिश और उकेरा जा सकता है। ऑटोमोटिव और विमान उत्पादन में सबसे महत्वपूर्ण इंजन भागों को डायमंड कटर और ड्रिल से संसाधित किया जाता है।
माणिक और नीलम सबसे सुंदर और सबसे महंगे कीमती पत्थरों में से हैं। इन सभी पत्थरों में अन्य गुण हैं, अधिक मामूली, लेकिन उपयोगी।
उनका एक पूरी तरह से अगोचर भाई भी है: भूरा, अपारदर्शी, महीन कोरन्डम - एमरी, जिसका उपयोग धातु को साफ करने के लिए किया जाता है, जिससे एमरी कपड़ा बनाया जाता है। अपनी सभी किस्मों के साथ कोरंडम पृथ्वी पर सबसे कठोर पत्थरों में से एक है, हीरे के बाद सबसे कठोर। कोरंडम का उपयोग ड्रिलिंग, पीसने, पॉलिश करने और पत्थर और धातु को तेज करने के लिए किया जा सकता है। कोरन्डम और एमरी से पीसने के पहिये और मट्ठा और पीसने का पाउडर बनाया जाता है।
पूरा घड़ी उद्योग कृत्रिम माणिक पर चलता है। माणिक का नया जीवन लेजर है, जो हमारे दिनों का एक अद्भुत उपकरण है। 1960 में पहला रूबी लेजर बनाया गया था। यह पता चला कि रूबी क्रिस्टल प्रकाश को बढ़ाता है। लेज़र हजारों सूर्यों से भी अधिक चमकीला होता है। एक शक्तिशाली किरण - प्रचंड शक्ति। यह शीट धातु को आसानी से जला देता है, धातु के तारों को वेल्ड कर देता है, धातु के पाइपों को जला देता है, और कठोर मिश्र धातुओं और हीरे में बेहतरीन छेद कर देता है। ये कार्य रूबी और गार्नेट का उपयोग करके एक ठोस लेजर द्वारा किए जाते हैं। आंखों की सर्जरी में रूबी लेजर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।
नीलमणि पारदर्शी है, इसलिए ऑप्टिकल उपकरणों के लिए प्लेटें इससे बनाई जाती हैं।
फ्लिंट, एमेथिस्ट, जैस्पर, ओपल, चैलेडोनी सभी क्वार्ट्ज की किस्में हैं। क्वार्ट्ज के छोटे-छोटे कण रेत बनाते हैं। और क्वार्ट्ज की सबसे सुंदर, सबसे अद्भुत किस्म रॉक क्रिस्टल है, यानी। पारदर्शी क्वार्ट्ज क्रिस्टल। इसलिए, लेंस, प्रिज्म और ऑप्टिकल उपकरणों के अन्य हिस्से पारदर्शी क्वार्ट्ज से बने होते हैं। क्वार्ट्ज के विद्युत गुण विशेष रूप से अद्भुत हैं। यदि आप क्वार्ट्ज क्रिस्टल को संपीड़ित या खींचते हैं, तो इसके किनारों पर विद्युत आवेश दिखाई देते हैं।
ध्वनि के पुनरुत्पादन, रिकॉर्डिंग और संचारण के लिए भी क्रिस्टल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मानव रक्त वाहिकाओं में रक्तचाप और पौधों के तनों और तनों में रस के दबाव को मापने के लिए क्रिस्टल विधियाँ भी हैं। इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल उद्योग एक क्रिस्टल उद्योग है। यह बहुत बड़ा और विविध है; इसके कारखाने प्रकाशिकी, ध्वनिकी, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स और लेजर प्रौद्योगिकी में उपयोग के लिए सैकड़ों प्रकार के क्रिस्टल विकसित और संसाधित करते हैं।
पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री पोलरॉइड ने प्रौद्योगिकी में भी अपना उपयोग पाया है। पोलेरॉइड फिल्मों का उपयोग पोलेरॉइड चश्मे में किया जाता है। पोलेरॉइड परावर्तित प्रकाश की चमक को खत्म कर देते हैं, जिससे अन्य सभी प्रकाश को गुजरने की अनुमति मिलती है। वे ध्रुवीय खोजकर्ताओं के लिए अपरिहार्य हैं, जिन्हें लगातार बर्फीले बर्फ के मैदान से सूर्य की किरणों के चमकदार प्रतिबिंब को देखना पड़ता है।
पोलेरॉइड चश्मा आने वाली कारों के साथ टकराव को रोकने में मदद करेगा, जो अक्सर इस तथ्य के कारण होता है कि आने वाली कार की रोशनी चालक को अंधा कर देती है, और वह इस कार को नहीं देख पाता है। यदि कारों की विंडशील्ड और कार की हेडलाइट्स का शीशा पोलरॉइड से बना है, तो विंडशील्ड आने वाली कार की हेडलाइट्स की रोशनी को अंदर नहीं आने देगी और उसे "बुझा" देगी।