Hvordan syntetiseres rubiner og safirer?

Rubiner og safirer er forskjellige varianter av mineral korund, også kjent som aluminiumoksid. Aluminiumoksid er ekstremt vanlig, og utgjør mer enn 15% av jordskorpen, men det er vanligvis uren og fremstår som en ugjennomsiktig bergart. Når korund er veldig ren, er den gjennomsiktig og regnes som en perle. Røde korund kalles rubiner, mens alle andre farger (hyppigst blå) kalles safir. Korund er verdsatt delvis på grunn av sin ekstreme hardhet - det eneste naturlig forekommende mineral med større hardhet er diamant. En rubin kan skrape nesten alt annet enn en diamant.

Den syntetiske produksjonen av rubin og andre korund begynte i 1837, da kjemikeren Gaudin laget de første syntetiske rubinene ved å fusjonere krom (pigment) med aluminiumoksyd ved en høy temperatur i et miljø som inneholder oksygen. I 1847 syntetiserte Edelman hvit safir ved å fusjonere aluminiumoksyd i borsyre. I 1877 syntetiserte Frenic og Freil korundkrystaller som små steiner kunne kuttes fra. Men det var først i 1903 at Frimy og Auguste Verneuil introduserte Verneuil-prosessen, også kalt flammefusjon, for masseproduksjon av rubin og safir. Verneuil-prosessen gjør det mulig å lage rubiner som er mye større og mer feilfri enn naturen kunne produsere.

Det grunnleggende prinsippet i Verneuil-prosessen består i å smelte et pulver av sterkt renset (> 99.9995%) aluminiumoksyd ved å bruke en 2000 ° C (3600 ° F) oksyhydrogenflamme, noe som får dråper sakte å trekke seg sammen på en bule (sylindrisk krystall). Den gjennomsnittlige kommersielle boule produsert fra denne prosessen er 13 mm (0,5 tommer) i diameter, 25 til 50 mm (1 til 2 tommer) lang, veier ca. 125 karat (25 g). Det vil bli solgt for hvor som helst mellom 1 dollar og USD 200 dollar per karat. Flere betingelser må være oppfylt for at Verneuil-prosessen skal gå jevnt: temperaturen på flammen kan ikke være mye mer enn den minimale fusjonstemperaturen, kontaktområdet mellom boule og dens base må være så liten som mulig, og alltid beholde det smeltede produktet i den samme delen av oksyhydrogenflammen.