宝石可以在实验室中使用几种可能的晶体生长方法中的任何一种人工制造。这五部分的系列文章中，“了解宝石合成材料，治疗和仿制品，”是从乔尔的ΔRem博士即将出版的书中，有一章珠宝首饰，3次版。该国际宝石协会（IGS）衷心感谢AREM博士对宝石学领域的贡献，并允许淘矿工场科普重现这一章。

        一点历史

        玻璃已经制造了数千年。古埃及人认为玻璃制造是一门伟大的艺术，在博物馆中可以看到镶嵌有玻璃复制品的希腊和罗马珠宝。即使在今天，玻璃仍是红宝石、祖母绿、海蓝宝石和紫水晶等有色宝石的广泛使用和流行的替代品，有时它也很有效且具有吸引力。

        玻璃宝石通常镶有金属箔背衬。箔片反射光线并产生比单独玻璃所能达到的更大的光彩。但玻璃缺乏许多天然宝石的硬度和分散性，人类长期以来一直在寻找更好的宝石替代品。

        这条淘矿工场科普列出的案例图-埃及项链的历史可追溯至公元前 30 年至公元 300 年，饰有绿色玻璃珠。 “带有描绘女神 LACMA 50.22.20 勋章的金项链。” 

        在过去的一百年里，每一颗主要的宝石都在实验室中被复制出来。最先出现的是红宝石和蓝宝石，其次是尖晶石、石英、祖母绿、钻石、蛋白石、绿松石和金绿宝石。这些“合成宝石”是同源物*，因此在光学和化学上与其天然对应物相同。一长串合成宝石现在包括海蓝宝石、金色和红色绿柱石、石榴石、锆石、蛋白石、绿松石等。

        近年来，半导体和激光领域的技术发展要求开发具有有用光学或电子特性的新型特殊晶体。其中一些颜色鲜艳或具有适合用于珠宝的其他特性。这些新的合成宝石没有天然对应物。它们是实验室创作，将宝石世界扩展到新的和独特的方向。

        重要的是要记住，即使是仿制材料也可以很好地模拟天然宝石，以至于仅凭肉眼无法区分。一个安全的概括是，除了少数例外，无法用肉眼确定宝石的真实性和来源。颜色不是一个合适的标准，因为几乎任何颜色都可以通过正确的化学品组合来复制。合成材料与天然宝石非常相似，有时甚至连宝石学家都被愚弄了。

        制造商甚至可能会故意在其产品中添加看起来自然的内含物和瑕疵。“宝石”材料的生产已成为一项主要业务，制造技术已成为一门艺术。合成品的检测是一项持续的挑战，只能委托给专业的宝石学家或宝石实验室。正确的识别通常需要昂贵而复杂的科学设备，而这远远超出了典型珠宝店的能力范围。可能通过对着阳光照射的窗户眯着眼睛来“鉴定”宝石的珠宝商通常是在欺骗自己和他的客户。

        合成宝石本质上没有任何问题。它们使最优质宝石的颜色和光彩能够为大部分宝石爱好者提供负担得起的市场。但是，购买合成宝石与天然宝石的原因往往大不相同，只有当合成或处理过的材料作为天然宝石出售时才会出现问题。

        例如，一颗颜色和透明度最好的 5 克拉红宝石可能每克拉价值 100,000 美元或更多。一种颜色和净度相同的合成红宝石，在肉眼看来，可能与天然宝石没有区别，售价可能只有几百美元或更低。天然宝石因其稀缺性而具有巨大的价值。但对于那些仅仅因为其丰富的色彩和光彩而想要一颗红宝石作为个人装饰的人来说，合成可能是非常合适的，不应因其成本低和“卑鄙”的来源而被降级。

        晶体生长

        晶体的特点是长程有序；也就是说，晶体中的原子以规则的、周期性的阵列或图案（如墙纸）排列。晶体生长的目的是增加更多的原子并使图案永久化。晶种用于提供基本模板，原材料（松散原子）通过蒸发、熔化或溶解在溶液中而保持移动。因此，根据用于结晶的介质，我们可以说蒸气生长、熔体生长、助熔剂生长或溶液生长。

        晶体生长是通过迫使生长介质中未附着的原子将它们自身附着在种子上来实现的。这在理论上是相对简单的。所需要做的就是使生长培养基包含比培养基在特定温度下可以处理的更多的未连接原子。很遗憾，让原子准确地去到你想让它们去的地方并不容易。这就是为什么有人说“晶体生长的艺术和科学”。

        在人类社会中，当城市变得过于拥挤时，往往会有人流向郊区。如果在给定温度下，生长培养基（比方说溶液）被迫包含过量溶解物质，则系统可能会在较低温度下“失去平衡”。自发变化的方向是将一些溶解的物质从溶液中“倾倒”出来，就像通勤者逃离拥挤的市中心转向安静的乡村一样！如果“倾倒倾向”足够强（例如，温度下降），原子会粘在一起并形成许多小簇，称为原子核。随机、不受控制的成核的替代方法是为“倾倒”原子提供模板或晶种。

        晶体生长很棘手，很多事情都可能出错。有鉴于此，宝石的存在绝对是惊人的。

        宝石是一种透明且外观完美的结晶体，（理想情况下）没有可见的缺陷或瑕疵，颜色均匀，有时尺寸巨大。在受控的实验室环境中培育出如此完美的晶体是非常困难的。鉴于自然环境的随机性，存在足够大和完美的晶体来生产宝石，这简直是奇迹。

        以下是用于生长晶体的基本方法的简要总结。在实验室中制造的所有宝石都是通过这些方法中的一种或多种制成的。

        蒸气生长

        最好从蒸汽中生长的物质是那些在加热时直接从固体变成蒸汽的物质，或者那些成分很容易以蒸汽形式运输的物质。容易从固体变为蒸气的物质被称为挥发性物质。在蒸汽传输技术中，所需物质与另一种材料反应（通常在高温下），反应产物比原始物质更易挥发。

        这些新形成的产品被移动到一个新的位置，通常是在较低的温度下，在那里它们以相反的方式反应以重新生成起始材料。如果该过程小心进行，反应会产生单晶。气相生长的晶体特征是长针状或薄板状；在某些情况下，晶体生长会产生称为树突（例如雪花）的花边状聚集体。

        化学气相沉积

        化学气相沉积是一种几十年来一直用于将薄涂层置于表面上的技术。淘矿工场科普最熟悉的是相机和双目镜头上的蓝色涂层。它唯一重要的宝石学应用是培育钻石（稍后讨论）。