一年一度的美國圖森國際珠寶寶石展覽會是珠寶從業者每年的盛會，在這裡可以看到各種各樣的美麗的寶石，包括寶石的成品，寶石礦物晶體以及已經鑲嵌成型的首飾。除了這些天然寶石以外，合成寶石其實也是這裡的主角之一。在2019年美國圖森國際珠寶寶石展覽會上，俄羅斯一家人工晶體公司（Rusgems）展示了大量合成寶石材料，包括各種顏色的合成藍寶石、尖晶石、綠柱石、石榴石，以及其他型別的，透過各種晶體生長方法生長的寶石晶體，他們表示，藍色和紅色的合成寶石一直是他們的暢銷貨。
在他們的展櫃中，發現了一個非常有趣的合成藍寶石晶體，通常情況下，合成剛玉晶體通常只具有一種顏色，可能會因為致色組分的分佈不均勻會造成顏色分佈的不均，但整體的顏色不會有很大的差異。但是這次見到的藍寶石晶體卻具有多種顏色，很顯然這是透過一定的認為操作而形成的。
焰熔法合成紅寶石晶體
這種有趣的雙色合成藍寶石，無論是原石還是寶石成品都受到了消費者的青睞，這一點與天然藍寶石相似。根據寶石的晶體形態特徵可知，這種藍寶石的合成方法為焰熔法，主要透過寶石在生長的過程中改變致色劑的組成，得到相應的寶石晶體，從而形成多種不同的顏色組合，包括一些常見的水鴨藍以及紫色色調。由於焰熔法合成的寶石晶體具有一定的內應力，因此在合成之後會透過敲擊的方式讓晶體破裂開來，將內應力釋放掉之後就可以得到性質的穩定的寶石晶體了，因此這類方法合成出來的寶石晶體原石通常為晶體的一半。
圖森展上展示的焰熔法合成的雙色藍寶石晶體
這種合成寶石的方法，其靈感主要來源於激光合成紅寶石的歷史工作，這種合成紅寶石通常要求晶體的末端為無色的。為了達到這樣的目的，研究人員先使用純的氧化鋁粉末進行晶體的生長，然後增加一定含量的Cr元素，使得晶體呈現紅色形成紅寶石，生長一段時間之後，再恢復到純的氧化鋁。
由焰熔法生長技術生長的合成紅寶石晶體，晶體的兩端為無色
在實驗室檢測了一顆階梯琢型的合成雙色藍寶石，所使用的儀器為LA-ICP-MS，以確定產生水鴨藍和紫色的原因。檢測結果發現水鴨藍一端沒有Be、Mg、Ti、Mn、Fe或Ni元素，但確實存在少量的Cr和Ga，其含量分別為4ppm和0。5ppm，以及一定量的Cr元素（約140ppm）；紫色的一端同樣不含有Be、Mg、Ti、Mn、Fe或Ni元素，但確實含有少量的Ti（0。6ppm）和Ga（0。4ppm），同時含有一定量的Co和Cr，其含量分別為120ppm和470ppm。其中，Co元素是的晶體呈現藍綠色，Cr元素將顏色變成了紫色。
左圖為雙色合成藍寶石，重量為14。83克拉，為流行的水鴨藍（teal blue）和紫色；右圖：兩個顏色的邊界處，推測為CoAl2O4包裹體。視域7。05mm。
我們使用紫外-可見光分光光譜來檢測吸收峰，用來鑑定不同區域的顏色成因。在紫色一端，Cr元素的吸收峰大致位於400和460nm附近，與產生紅色有關，為紫色的形成貢獻了一半的力量。我們同樣鑑定出在640nm附近的吸收峰，很可能與Co3+有關，是形成紫色的另一半的原因。在水鴨藍的一端沒有發現Cr元素的吸收峰，但鑑定出了Co3+元素在640nm以及440nm附近的吸收峰，以及與Co2+有關的600nm的吸收峰。
在兩個顏色的界線之間，發現了亮藍色的簇狀包裹體，可能為CoAl2O4，該晶體具有尖晶石的結構特徵，通常是玻璃、陶瓷或塑膠產生“鈷藍色”的重要材料。在檢查RusGems公司的產品時可以發現，藍寶石可以產生任何顏色，包括顏色的分割槽。我們也真心的感嘆，高科技對合成寶石產業的大力影響。
藍色鈷玻璃
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