Сапфир

Сапфир характеризуется высокой твёрдостью (9 по Моосу) и сильным блеском. Показатель преломления света 1,762—1,778. Температура плавления 2040 °C. Плотность 3,93 г/см³. Прозрачен в инфракрасной области до длины волны 6500 нм. Оптически анизотропен. Диэлектрик^[3].

Ювелирные сапфиры

Сапфиры имеют богатую цветовую гамму: кроме камней классического синего цвета, встречаются также и цветные (так называемые «фантазийные») сапфиры — экземпляры корунда ювелирного качества оранжевого, розово-оранжевого (цвета лотоса, так называемые «падпараджа»), гранатово-красного (с эффектом плеохроизма), жёлтого, зелёного и розового цветов, а также бесцветные камни (лейкосапфиры). Высоко ценятся «звёздчатые сапфиры» — разновидности камня с хорошо выраженным эффектом астеризма. Однако более всего в сапфире ценится васильково-синий бархатистый цвет умеренной интенсивности. Тёмноокрашенный сапфир, в отличие от изумруда глубоких цветов, ценится меньше.

Синий цвет сапфира обусловлен примесями титана и железа в матрице Al₂O₃^[1]. Примесь хрома даёт розовый окрас, такие корунды зачастую называют рубинами^[5]. Ванадий окрашивает сапфиры в фиолетовый цвет. Железо без примеси титана — в жёлтые и зеленоватые тона.

Схожий с сапфиром по цвету минерал кордиерит иногда называют «водяным сапфиром» (устаревший термин).

Сапфиры часто присутствуют в магматических горных породах, прежде всего в сиенитах, пегматитах и породах основных (бедных кремнезёмом) раздновидностей. Реже встречаются в кристаллических сланцах и метаморфированных карбонатах. Наиболее известные месторождения находятся на территории США (штаты Монтана и Северная Каролина), Австралии (Виктория, Квинсленд, Новый Южный Уэльс), Мадагаскара, ЮАР, Индии, Шри-Ланки, Бирмы, Таиланда и России^[5]. В России находки сапфира приурочены к проявлениям синего корунда, в которых встречаются в том числе и прозрачные, пригодные к огранке камни. Синий сапфир встречается на Урале и на Кольском полуострове (Хибины). Уральские сапфиры, как правило, имеют сероватый оттенок, кольские сапфиры обладают своеобразным зеленоватым оттенком при глубокой васильково-синей окраске.

Вероятно, что наиболее крупным голубым сапфиром, добытым в природе, стал камень, случайно найденный рентгенологом Стивом Майером в США в середине 1960-х годов^[6]:102. Обследуя вместе с приятелем заброшенные карьеры вблизи городка Кантон^[en] (штат Северная Каролина), он обнаружил крупный обломок голубоватого горного хрусталя. Майер принёс камень на работу, где стал использовать его в качестве пресс-папье. Спустя несколько месяцев один из пациентов обратил внимание на камень и посоветовал Майеру показать его геммологу или ювелиру. К удивлению рентгенолога, специалисты определили, что простой «кусок хрусталя» оказался огромным кристаллом голубого сапфира массой чуть более 3500 карат.

Ещё древние тамилы, жители Юго-Восточной Азии, нередко находили сероватые непрозрачные камни, отличавшиеся исключительной твёрдостью. Эти камни они называли «корунда́м». Отсюда пошло звучание индийского «каурунтаки» и санскритского «курувинда» — позднее перешедшее (через латынь) в современную минералогию в общеизвестной форме «корунд». Прозрачные красные камни получили название «рубин» (от латинского «рубенс» — краснеющий), а прозрачные синие — сапфир. Однако, древние евреи и греки (а вслед за ними и римляне) так называли не современный сапфир (синий корунд), а лазурит (ляпис-лазурь)^[6]:11.

В средневековой Руси рубины и сапфиры были известны под общим названием «яхонты». Это слово образовалось из системы сложной фонетической адаптации к русскому языку. Примерный путь можно проследить примерно так: персидский «йакунд» — арабский «йакут» — славянский «яхонт». При этом рубин назывался «яхонтом червлёным», а сапфир чаще всего — «лазоревым».

• Синие прозрачные сапфиры используют в ювелирных изделиях. Наиболее прозрачные камни подвергают огранке, обычно бриллиантового типа. Менее прозрачные ювелирные образцы, в том числе так называемые звездчатые сапфиры, обрабатываются в форме кабошона. На Востоке сапфиры, несмотря на их твёрдость, часто гравируют, вырезая изображения и буквы на их поверхности^[5].
• Синтетические лейкосапфиры находят применение в качестве сырья для изготовления офтальмологических скальпелей и хрусталиков глаза; для производства высокопрочных оптически прозрачных элементов (иллюминаторов космических станций, защитных стёкол оптических средств ракет и самолётов, защитных стёкол экранов в мобильных телефонах, часах и фотоаппаратах высшего ценового сегмента), в производстве бронестекла; как подложки в микросхемах; в стоматологии — для изготовления эстетичных брекетов, в промышленности — для изготовления сопел для гидроабразивных станков.
• В отличие от кварца, лейкосапфир не реагирует с парами щелочных металлов вплоть до самых высоких температур, поэтому из искусственного лейкосапфира массово изготавливаются горелки натриевых ламп высокого давления. Лейкосапфиры также находят применение в различных областях лазерной техники.
• Синтетический сапфир, активированный ионами Ti³⁺, используется в качестве активных элементов в титан-сапфировых лазерах.

Сегодня сапфир востребован в технике и ювелирном деле. В первую очередь это касается оптически прозрачного сапфира — лейкосапфира. Благодаря выдающейся твердости и термостойкости его широко используют в качестве износостойких и термостойких окон, например в разнообразных мобильных гаджетах: наручных часах, сотовых телефонах. Также сапфировые подложки используют в полупроводниковой промышленности при изготовлении полупроводниковых микросхем и светодиодов по технологии кремний на изоляторе (en:Silicon on sapphire). Многие типы светодиодов изготавливаются на сапфировой подложке^[7].

Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком Огюстом Вернеем  (англ.) (рус. (или Вернейлем, как его иногда называют на старый лад)^[4]. Использованный им метод синтеза — капельное осаждение в кислород-водородном пламени — носит сейчас название метод Вернейля. Сегодня этот метод также используется для промышленного синтеза сапфиров.

Позже был придуман метод Чохральского и его разновидности (метод Киропулоса^[8][9], метод Степанова^[10]) — вытягивание кристалла из расплава с использованием затравочного кристалла. Сегодня по этому методу получают сапфиры массой до 300 килограммов^[11].

В мире производится сотни тонн синтетических сапфиров в год, в основном в Китае, Японии, США и России^[12][13]. В России работает одно из крупнейших в мире предприятий по синтезу сапфиров — АО «Монокристалл» в Ставрополе^[11][14].

Полученные сапфиры разрезают и полируют алмазными инструментами в размер заказчика.

Основные применения искусственных сапфиров:

• Ювелирное дело.
• Стойкая к удару, истиранию, температуре, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации оптика. В том числе стёкла для гаджетов, бронестёкла военной техники.
• Подложки полупроводниковых микросхем по технологии кремний на изоляторе (en:Silicon on sapphire).
• Подложки для оптоэлектронных устройств на основе нитрида галлия (GaN).^[15] Этот процесс используется в том числе для производства синих светодиодов, на основе которых делается белое светодиодное освещение^[7][16].
• Активированное добавками рабочее тело для твердотельных лазеров.
• Изоляторы со сверхмалыми токами утечки, например в электрометрии

• Крупнейший сапфир (весом в 1404,49 карата),^[17] получивший название «Звезда Адама», был добыт на Шри-Ланке в августе 2015 года.^[18]
• Чёрная звезда Квинсленда (733 карата)
• Звезда Индии (563 карата)
• Сапфир Логан (423 карата)
• Звезда Азии (330 карат)
• Сапфир державы Российской империи (195 карат)
• Сапфир святого Эдуарда (167 карат)
• Располи (135 карат)
• Сапфир Стюартов (104 карата)

• 
  423-каратный (85 г.) синий сапфир Логан
• 
  Необработанный грубый жёлтый сапфир, найденный на Сапфировом руднике в Спокане, недалеко от Хелены, штат Монтана
• 
  Каплевидный синий сапфир
• 
  Тёмно-синий сапфир, вероятно австралийского происхождения, демонстрирует блестящий поверхностный блеск, типичный для огранённых корундовых драгоценных камней.
• 
  Розовый сапфир
• 
  Гранёный падпараджа
• 
  Кристаллическая структура сапфира
• 
  Кольцо с сапфиром, изготовленное в 1940 году
• 
  Сапфир Його
• 
  Сапфир из Мадагаскара
• 
  Синтетический сапфир
• 
  Синтетический звёздчатый сапфир
• 
  Ксеноновая дуговая лампа Cermax с выходным окном из синтетического сапфира
• 
  Монокристаллический сапфировый ком, выращенный методом Киропулоса. Приблизительно 200 мм в диаметре и около 30 кг. (Второй ком виден на заднем плане.)

• Список минералов

• Андерсон Б. Определение драгоценных камней. — М.: Мир, 1983.
• Киевленко Е. Я., Сенкевич Н. Н., Гаврилов А. П. Геология месторождений драгоценных камней. — М.: Недра, 1974.
• Пыляев М. И. Драгоценные камни. — М.: Стрелец, 1990.
• Рид П. Геммология. — М.: Мир, 2003.
• Ферсман А. Рассказы о самоцветах. — М.: Наука, 1974.
• Рубин и сапфир. — М.: Наука, 1974.

• Рубин и сапфир — свойства, разновидности, история использования
• Генезис и месторождения сапфиров
• Сапфир на сайте Mindat.org (англ.)
• Сапфир в атласе минералов (англ.) (нем.) (исп.)
• Сапфиры императорского дома Романовых (нем.)
• Сапфир как разновидность корунда (рус.).