ダイヤモンド類似石
1976年にダイヤモンド類似石市場に投入されたCZことキュービックジルコニア(ZrO2、二酸化ジルコニウム。ジルコンと混同せぬこと。ちなみにジルコンはZrSiO4、ケイ酸ジルコニウム)は、瞬く間に市場を席巻し、宝石としても経済的にも、もっとも重要なダイヤモンド類似石として今日の地位を築いている。CZ自体は1930年から合成されていたのだが、それはセラミックス形態としてであった。CZの単結晶を得るには、これまでのダイヤモンド類似石合成法とは異なり、どんな材料でできたるつぼを持ってきても融けてしまう高い融点 (2,750°C) をどう克服するかにあった。これを解決へと導いたのが、水冷銅管の網と、電磁誘導加熱式コイルである。後者はジルコニウム原料粉を熱し、前者は表面を冷やし、1mm厚以下のガワを形成し保持し続けるために用いられる。CZはその結晶の表面が冷却により固化することで自身がるつぼとなり、その中で結晶が成長する。この技法を冷却るつぼ法(冷却管を用いることから)、スカルるつぼ法(るつぼを兼ねた成長する結晶の形状から)などと呼ぶ。
標準気圧下においては、酸化ジルコニウムは立方晶系よりむしろ単斜晶系の結晶を形成する。立方晶系へ持ち込むには安定化剤が欠かせず、それにはふつう酸化イットリウム (III) や酸化カルシウムが用いられる。
スカルるつぼ法は1960年代のフランスで開発がはじまったが、技術が完成したのは1970年初頭、旧ソ連の科学者 V. V. Osiko の手によってで、場所はモスクワのレベデフ物理研究所であった。1980年には年間製造量が50,000,000カラット (1t) に達した。モース硬度 (8-8.5)、屈折率 (2.15-2.18)、等軸晶性なので複屈折もなく、何より原材料費が圧倒的に安いことでCZはダイヤモンド類似石の代名詞におさまった。CZの光学及び物理特性値にはばらつきがあるが、これは各製造業者で用いる安定化剤が異なると云う事情による。CZは化合物ではない点は重要で、それゆえCZの安定化剤は何種類もあり、安定化剤によりCZの光学的、物理的特性は劇的に変化する。ダイヤモンドに視覚的に似せたCZは、日常的にダイヤモンドを扱わない人々のほとんどを欺くのに申し分ないが、CZは通常確実にそれとわかる証拠を残す。一例を挙げると、この石はごくふつうにジュエリーとして使用するだけで傷がつくほど柔らかで脆く、石の内部にはゴミも傷も一つも見当たらず、色も完璧な無色(一方で、ほとんどのダイヤモンドは内部に若干のゴミや傷を抱えており、色も少しは黄味がかっている)。さらに比重は大きく (5.6-6)、紫外光においては特有のベージュの蛍光を発する。
数あるダイヤモンド類似石のうち、最初に人造合成結晶として登場したのは無色の合成サファイア(Al2O3、コランダム単結晶)と合成スピネル(MgO・Al2O3、二アルミニウムマグネシウム四酸化物単結晶)である。この2つは、20世紀最初の10年にベルヌーイ法(火炎溶融法)によりかなりの量が製造された。もっとも、スピネルは1920年代になるまで特にこれといった使い途はなかったのだが。ベルヌーイ法では、逆さにした酸水素ガス吹管を内部に有した装置を用い、その吹管中に精製した原料粉と酸素を注ぐ。原料粉は酸水素炎中を落下しながら融け、ゆっくり回転する台座に堆積する。台座は常に炎をくぐりぬけた直下の位置に堆積物の頂上を据えるように、ゆっくりとその高さが調整される。数時間をかけて溶融粉末は冷却され、円柱状単結晶もしくはブールと呼ばれる塊の結晶に成長する。この製造法は経済的であり、最大径9cmまでの結晶を焼成できる。現在では、ブールはさらにチョクラルスキー法で数キログラムの大きさにまで成長させることができる。
サファイアやスピネルは安定した鉱物(モース硬度はそれぞれ9と8)であり、光沢も見事なものだが、本物のダイヤモンドと比較した場合、屈折率がぐっと劣る(サファイアは1.