Синтетические алмазы или искусственные алмазы (также известные как алмазы, созданные в лаборатории или лабораторно выращенные алмазы ()) — это алмазы, получаемые в результате искусственного процесса, в отличие от натуральных алмазов, создаваемых в результате геологических процессов.
Около 97 % алмазов (по массе), используемых в промышленности, — синтетические.
Терминология Синтетические алмазы также широко известны под именами HPHT-алмазы или CVD-алмазы, названные так в честь двух популярных методов производства синтетических алмазов. HPHT расшифровывается как high-pressure high-temperature («высокие давление и температура»), а CVD — chemical vapor deposition («химическое осаждение из пара»)Дмитрий Мамонтов Место рождения алмазов // Популярная механика. — 2016. — № 5. — С. 60—63. — URL: http://www.popmech.ru/technologies/237923-kak-vyrashchivayut-krupneyshie-v-mire-almazy-sdelano-v-rossii/ .
Существует мнение, что термин «синтетические» является достаточно неудачным. Федеральная торговая комиссия США предложила альтернативные термины: «выращенные в лаборатории», «созданные в лаборатории», и «созданные [название_производителя]». По их словам, эти термины «будут точнее выражать происхождение камня», так как термин «синтетические» обычно ассоциируется у потребителей с продуктами, имитирующими оригинал, тогда как произведённые искусственно алмазы являются аутентичными (то есть чистым углеродом, кристаллизованным в трёхмерной изотропической форме)16 °C.F.R. Part 23: Guides For The Jewelry, Precious Metals, and Pewter Industries: Federal Trade Commission Letter Declining To Amend The Guides With Respect To Use Of The Term «Cultured» , Федеральная торговая комиссия США, 21 июля, 2008..
В начале 2026 года Бюро индийских стандартов () представило новый стандарт IS 19469:2025 для природных, выращенных в лаборатории и подвергшихся постобработке алмазов и бриллиантов, композитных камней и имитаций. Согласно стандарту, термин «алмаз» может относиться только к природным алмазам, а для выращенных в лаборатории алмазов должна применяться только утверждённая терминология: «выращенный в лаборатории алмаз» и «алмаз, созданный в лаборатории». Вводящие в заблуждение или устаревшие описания, такие как «поддельный» или «искусственный», категорически запрещаютсяИндия вводит новый стандарт для алмазной отрасли с целью укрепления потребительского доверия.
С 1 сентября 2026 года в России слово «бриллиант» и любые его производные могут применяться только к огранённому природному алмазу. Единственным допустимым названием для синтетических камней стало «огранённый синтетический алмаз». Был установлен запрет на использование слов «природный», «натуральный», «настоящий», «экологичный» и аналогичных применительно к камням искусственного происхождения. Указание массы синтетических изделий в каратах стало запрещено, возможной единицей измерения остался граммhttps://russianjeweller.ru/2/10/20453.
История Множество заявлений о синтезе алмазов было задокументировано между 1879 и 1928 годами; большинство этих заявлений было тщательно проанализировано, но ни одно из них так и не подтвердилось. Самые ранние заявления были сделаны Джеймсом Баллантайном Ханнеем в 1879 году и Анри Муассаном в 1893 году. Их метод включал нагревание древесного угля при температуре до 3500 °C (6330 °F) с железом внутри углеродного тигля в печи. В 1939 году советский учёный Овсей Лейпунский вычислил необходимые для успешного исхода опытов величины давления: минимум 60 000 атмосфер. В 1972 году ему был выдан диплом на открытие закономерности образования алмазов с приоритетом, датированным августом 1939 года. В 1940-х в США, Швеции и СССР начались систематические исследования по выращиванию алмазов с помощью методов CVD и HPHT. Эти два метода и по сей день доминируют в производстве синтетических алмазов.
Впервые воспроизводимый синтез был выполнен в 1953 году: шведский учёный Бальцар фон Платен сконструировал установку, в которой кубический образец сжимался шестью поршнями с разных сторон. 15 сентября 1953 года на ней были получены первые в мире искусственные алмазы.
Новый метод, известный как синтез с подрывом, стал использоваться в конце 1990-х. В основе данного метода лежит образование нанометровых песчинок алмаза при подрыве взрывчатки, содержащей углерод. Ещё один метод базируется на обработке графита высокомощным ультразвуком — он был продемонстрирован в лабораторных условиях, но пока не нашёл коммерческого успеха.
Опрос крупнейшего в США свадебного интернет-портала Knot показал, что в 2024 году более половины пар (52%) выбрали помолвочное кольцо с искусственным бриллиантом. Такие результаты были получены впервые, так в 2019 году доля колец с искусственными бриллиантами составляла 12%. По данным Совета по натуральным алмазам () на свадебные кольца приходится более трети мирового спроса на ювелирные изделия с бриллиантами. По расчетам De Beers, больше половины продаж ювелирных изделий с бриллиантами приходится на СШАMore couples are choosing lab-grown diamonds over natural stones for engagement rings. Here's why The Knot 2025 Real Weddings Study .
Технологии производства Для производства искусственных алмазов используется несколько технологий. Исторически первый, и основной на сегодня, благодаря относительно невысокой стоимости — использование высокого давления и высокой температуры (high pressure high temperature — HPHT). Оборудование для этого метода — многотонные прессы, которые могут развивать давление до 5 ГПа при 1500 °C. Второй метод — химическое осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition — CVD), когда над подложкой создаётся плазма из атомов углерода, из которой атомы постепенно конденсируются на поверхность, образуя алмаз. Третий метод использует формирование наноразмерных алмазов при помощи ударной волны от взрывчатки.
Высокое давление, высокая температура
В HPHT методе используются три вида компоновки прессов: ленточный пресс, кубический пресс и пресс с разрезной сферой. Затравки алмазов помещаются на дно капсулы, помещаемой в пресс. В прессе под давлением капсулу нагревают до температуры выше 1400 °C, и металл-растворитель плавится. Расплавленный металл растворяет углерод, также заложенный в капсулу, и позволяет перемещаться атомам углерода к затравкам, благодаря чему затравки растут, формируя большие алмазы.
В оригинальном изобретении GE, сделанном Трейси Холлом (Tracy Hall), использовался ленточный пресс, где верхняя и нижняя наковальни сдавливали цилиндрическую ячейку. Давление внутри ячейки в радиальном направлении поддерживалось за счёт пояса из предварительно напряжённых стальных лент, опоясывающих цилиндрическую капсулу. Наковальни также служили электродами, пропускающими ток через сжимаемую капсулу. Некоторые варианты этого пресса используют гидравлическое давление вместо стальных лент для поддержания давления в радиальном направлении. Ленточные прессы всё ещё используются, но имеют значительно большие габариты, нежели оригинальная конструкцияBarnard, p. 150.
Второй тип прессов — кубические. Они используют шесть наковален для сжатия рабочего объёма, имеющего форму куба. Первым вариантом пресса с несколькими наковальнями был пресс — тетраэдр, сжимающий рабочий объём при помощи четырёх наковален. Кубические прессы появились очень быстро как результат попыток увеличить рабочий объём по сравнению с ленточными прессами. Кубические прессы, как правило, имеют меньшие габариты по сравнению с ленточными и быстрее выходят на рабочие режимы по давлению и температуре, необходимые для получения синтетических алмазов. Тем не менее кубические прессы не так просто увеличить для увеличения рабочего объёма. Увеличение рабочего объёма повлечёт увеличение размера наковален, которое повлечёт увеличение силы, прикладываемой к наковальне для получения прежнего давления. Возможным решением может быть уменьшение отношения наружной и внутренней площади наковальни за счёт использования рабочего объёма иной формы, например, додекаэдра. Но такие прессы будут сложнее и дороже в производстве.
Третий, наиболее совершенный тип прессов для выращивания алмазов — БАРС (Беспрессовая Аппаратура высокого давления «Разрезная Сфера»). Разработан в 1989—1991 гг. учёными из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева сибирского отделения РАН. Прессы этой конструкции наиболее компактные, эффективные, экономичные из всех установок для выращивания алмазов. В центр устройства помещается керамическая цилиндрическая капсула объёмом около 2 см3, в которой синтезируется алмаз. Капсула окружается передающей давление керамикой на базе пирофиллита, которая сжимается пуансонами первой ступени из твёрдого материала, например, карбида вольфрама или сплава ВК10. Восьмигранная сборка пуансонов первой ступени сжимается при помощи восьми стальных пуансонов второй ступени. После сборки конструкция заключается между двух полусфер диаметром около метра, фиксируемых вместе полумуфтами. Зазор между полусферами и стальными пуансонами заполняется гидравлическим маслом под давлением, передавая усилие через пуансоны к капсуле. Капсула нагревается при помощи встроенного коаксиального графитового нагревателя, а температура контролируется при помощи термопары.
Химическое осаждение из газовой фазы
Химическое осаждение из газовой фазы — это метод получения алмазов, в котором алмаз растёт за счёт осаждения углерода на затравку из водород-углеродной газовой смеси. Данный способ активно прорабатывался научными группами в мире с 1980-х. В то время как HPHT процесс используется в промышленности для серийного производства алмазов, простота и гибкость CVD-технологии обусловили популярность этого метода в лабораториях. При выращивании алмазов по технологии осаждения из газовой фазы можно тонко контролировать химический состав включений в итоговый продукт, выращивать алмазные плёнки на заготовках большой площади. В отличие от HPHT, CVD-процесс не требует высокого давления — процесс роста происходит при давлениях менее 27 кПа.
CVD-процесс включает в себя подготовку подложки, заполнение рабочей камеры смесью газов и их последующее возбуждение. Процесс подготовки подложки включает в себя поиск подходящего материала и правильную ориентацию его кристаллографической плоскости, его очистку, часто включает в себя шлифовку алмазными порошками, подбор оптимальной температуры подложки (около 800 °C). Газовая атмосфера всегда содержит источник углерода (обычно метан) и водород, часто в соотношении 1 к 99. Водород необходим, так как селективно переводит углерод в неалмазном состоянии в газообразное соединение. Газовая смесь в рабочей камере ионизируется для образования химически активных радикалов при помощи микроволнового излучения, электрической дуги, лазером или каким-либо другим способом.
В процессе роста материал рабочей камеры может протравливаться плазмой, что приводит к загрязнению растущего алмаза. Так, CVD-алмазы очень часто содержат загрязнения из кремния от смотровых окон рабочей камеры. По этой причине в конструкциях рабочих камер избегают кварцевых окошек или выносят их подальше от подложки. Также наличие следовых количеств бора делает невозможным выращивание чистых алмазов.
Детонация взрывчатки