Zafiro

Principales países productores de zafiro

El zafiro es una piedra preciosa, una variedad del mineral corindón, que consiste en óxido de aluminio (α-Al₂O₃) con trazas de elementos como hierro, titanio, cromo, vanadio o magnesio. El nombre zafiro se deriva del latín "sapphirus" del griego "sappheiros", que se refería al lapislázuli. Es típicamente azul, pero natural "elegante" los zafiros también se presentan en colores amarillo, morado, naranja y verde; "zafiros parciales" mostrar dos o más colores. También se producen piedras de corindón rojo, pero se llaman rubíes en lugar de zafiros. El corindón de color rosa puede clasificarse como rubí o zafiro según la ubicación. Comúnmente, los zafiros naturales se cortan y pulen en piedras preciosas y se usan en joyería. También pueden crearse sintéticamente en laboratorios con fines industriales o decorativos en grandes bolas de cristal. Debido a la notable dureza de los zafiros (9 en la escala de Mohs (el tercer mineral más duro, después del diamante en 10 y moissanite en 9,5)), los zafiros también se utilizan en algunas aplicaciones no ornamentales, como componentes ópticos infrarrojos, ventanas de alta durabilidad., cristales de reloj de pulsera y cojinetes de movimiento, y obleas electrónicas muy delgadas, que se utilizan como sustratos aislantes de dispositivos electrónicos de estado sólido para fines especiales, como circuitos integrados y LED azules basados en GaN. El zafiro es la piedra de nacimiento de septiembre y la gema del 45 aniversario. Un jubileo de zafiro ocurre después de 65 años.

Zafiros naturales

Un zafiro amarillo sin cortar encontrado en la mina de zafiro Spokane cerca de Helena, Montana

El zafiro es una de las dos variedades de gemas de corindón, la otra es el rubí (definido como corindón en un tono rojo). Aunque el azul es el color de zafiro más conocido, se presentan en otros colores, incluidos el gris y el negro, y también pueden ser incoloros. Una variedad naranja rosada de zafiro se llama padparadscha.

Se encuentran importantes depósitos de zafiro en Australia, Afganistán, Camboya, Camerún, China (Shandong), Colombia, Etiopía, India (Cachemira), Kenia, Laos, Madagascar, Malawi, Mozambique, Myanmar (Birmania), Nigeria, Ruanda, Sri Lanka, Tanzania, Tailandia, Estados Unidos (Montana) y Vietnam. El zafiro y el rubí a menudo se encuentran en los mismos entornos geográficos, pero generalmente tienen diferentes formaciones geológicas. Por ejemplo, tanto el rubí como el zafiro se encuentran en Mogok Stone Tract de Myanmar, pero los rubíes se forman en mármol, mientras que el zafiro se forma en pegmatitas graníticas o sienitas de corindón.

Cada mina de zafiro produce una amplia gama de calidad, y el origen no es garantía de calidad. Para el zafiro, Cachemira recibe la prima más alta, aunque Birmania, Sri Lanka y Madagascar también producen grandes cantidades de gemas de alta calidad.

El costo de los zafiros naturales varía según el color, la claridad, el tamaño, el corte y la calidad general. Los zafiros que están completamente sin tratar valen mucho más que los que han sido tratados. El origen geográfico también tiene un gran impacto en el precio. Para la mayoría de las gemas de un quilate o más, los compradores a menudo requieren un informe independiente de un laboratorio respetado como GIA, Lotus Gemology o SSEF antes de realizar una compra.

Colores

Los zafiros de colores distintos del azul se denominan "fantásticos" o "parcialmente coloreado" zafiros

Los zafiros de lujo se encuentran a menudo en tonos amarillos, naranjas, verdes, marrones, morados y violetas.

Zafiro azul

zafiro azul en forma de teardrop

El color de las piedras preciosas se puede describir en términos de matiz, saturación y tono. Hue se entiende comúnmente como el "color" de la piedra preciosa. La saturación se refiere a la viveza o el brillo del tono, y el tono es la luminosidad a la oscuridad del tono. El zafiro azul existe en varias mezclas de sus tonos primarios (azul) y secundarios, varios niveles tonales (tonos) y en varios niveles de saturación (intensidad).

Los zafiros azules se evalúan en función de la pureza de su tono azul. El violeta y el verde son los tonos secundarios más comunes que se encuentran en los zafiros azules. Los precios más altos se pagan por gemas que son de color azul puro y de saturación vívida. Las gemas que tienen una saturación más baja, o que tienen un tono demasiado oscuro o demasiado claro, tienen menos valor. Sin embargo, las preferencias de color son un gusto personal, como el sabor de un helado.

El zafiro Logan de 423 quilates (84,6 g) que se encuentra en el Museo Nacional de Historia Natural, en Washington, D.C., es uno de los zafiros azules facetados con calidad de gema más grandes que existen.

zafiro azul oscuro, probablemente de origen australiano, mostrando el brillo brillante de la superficie típica de piedras preciosas de corundum facetada.

La Sirena de Serendip de 422,66 quilates en el Museo de Ciencias Naturales de Houston es otro impresionante ejemplo de un zafiro de Sri Lanka en exhibición pública.

Parti zafiros

Los zafiros multicolores (o zafiros bicolores) son aquellas piedras que exhiben dos o más colores dentro de una sola piedra. La conveniencia de los zafiros multicolores o bicolores generalmente se juzga en función de la zonificación o ubicación de sus colores, la saturación de los colores y el contraste de sus colores. Australia es la mayor fuente de zafiros multicolores; no se usan comúnmente en la joyería convencional y siguen siendo relativamente desconocidos. Los zafiros multicolores no se pueden crear sintéticamente y solo se producen de forma natural. La gran mayoría de los zafiros de varios colores se producen de forma natural, pero es posible replicar la apariencia de un zafiro de varios colores en un zafiro sintético.

Los zafiros incoloros históricamente se han utilizado como sustitutos del diamante en joyería.

Zafiros rosas

Zafiro rosa

Los zafiros rosas se presentan en tonos que van del rosa claro al oscuro, y su color se profundiza a medida que aumenta la cantidad de cromo. Cuanto más profundo es el color rosa, mayor es su valor monetario. En los Estados Unidos, se debe cumplir con una saturación de color mínima para que se le llame rubí; de lo contrario, la piedra se conoce como zafiro rosa.

Padparadscha

Paparados facialescha

Padparadscha es un corindón de color rosa-naranja a rosa-naranja delicado, de tonos claros a medios, que se encuentra originalmente en Sri Lanka, pero también se encuentra en depósitos en Vietnam y partes de África Oriental. Los zafiros Padparadscha son raros; la más rara de todas es la variedad totalmente natural, sin signos de tratamiento artificial.

El nombre se deriva del sánscrito "padma ranga" (padma = loto; ranga = color), color afín a la flor de loto (Nelumbo nucifera).

Entre los zafiros elegantes (no azules), los padparadscha naturales alcanzan los precios más altos. Desde 2001, han aparecido en el mercado más zafiros de este color como resultado de la difusión de celosía artificial de berilio.

Zafiro estrella

zafiro estrella

68 quilates zafiro estrella en redondo corte de mugul - versión de anillo de hombre - 750 oro amarillo - orfebre ruso - hecho a mano alrededor de 1990

Un zafiro estrella es un tipo de zafiro que exhibe un fenómeno similar a una estrella conocido como asterismo; las piedras rojas se conocen como "rubíes estrella". Los zafiros estrella contienen inclusiones en forma de aguja que se cruzan siguiendo la estructura cristalina subyacente que provoca la apariencia de un patrón en forma de "estrella" de seis rayos cuando se observa con una sola fuente de luz superior. La inclusión suele ser el mineral rutilo, un mineral compuesto principalmente de dióxido de titanio. Las piedras se cortan en cabujón, normalmente con el centro de la estrella cerca de la parte superior de la cúpula. Ocasionalmente, se encuentran estrellas de doce rayos, generalmente porque se encuentran dos conjuntos diferentes de inclusiones dentro de la misma piedra, como una combinación de finas agujas de rutilo con pequeñas plaquetas de hematita; el primero da como resultado una estrella blanquecina y el segundo da como resultado una estrella de color dorado. Durante la cristalización, los dos tipos de inclusiones se orientan preferentemente en diferentes direcciones dentro del cristal, formando así dos estrellas de seis rayos que se superponen entre sí para formar una estrella de doce rayos. También se pueden formar estrellas deformes o estrellas de 12 rayos como resultado del hermanamiento. Las inclusiones pueden producir alternativamente un efecto de ojo de gato si el plano de cintura del cabujón está orientado paralelo al eje c del cristal en lugar de perpendicular a él. Para obtener un ojo de gato, los planos de inclusiones exsueltas deben ser extremadamente uniformes y compactados. Si la cúpula está orientada entre estas dos direcciones, se verá una estrella descentrada, desplazada desde el punto más alto de la cúpula.

Con 1404,49 quilates, la estrella de Adán es el zafiro estrella azul más grande que se conoce. La gema fue extraída en la ciudad de Ratnapura, al sur de Sri Lanka. La Estrella Negra de Queensland, el segundo zafiro estrella más grande del mundo, pesa 733 quilates. Se cree que la Estrella de la India extraída en Sri Lanka y que pesa 563,4 quilates es el tercer zafiro estrella más grande, y actualmente se encuentra en exhibición en el Museo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York. La Estrella de Bombay de 182 quilates, extraída en Sri Lanka y ubicada en el Museo Nacional de Historia Natural en Washington, D.C., es otro ejemplo de un gran zafiro estrella azul. El valor de un zafiro estrella depende no solo del peso de la piedra, sino también del color del cuerpo, la visibilidad y la intensidad del asterismo. El color de la piedra tiene más impacto en el valor que la visibilidad de la estrella. Dado que las piedras más transparentes tienden a tener mejores colores, las piedras estrella más caras son semitransparentes de "cuerpo de vidrio" piedras con colores vivos.

El 28 de julio de 2021, se desenterró en Ratnapura, Sri Lanka, el grupo de zafiros estrellados más grande del mundo, con un peso de 510 kg. Este grupo de zafiros estrella se denominó "Serendipity Sapphire".

Zafiro que cambia de color

Una rara variedad de zafiro natural, conocida como zafiro de cambio de color, exhibe diferentes colores en diferentes luces. Los zafiros que cambian de color son azules con luz exterior y violetas con luz interior incandescente, o de verde a verde grisáceo con luz diurna y de rosa a violeta rojizo con luz incandescente. Los zafiros que cambian de color provienen de una variedad de lugares, incluidos Madagascar, Myanmar, Sri Lanka y Tanzania. Existen dos tipos. El primero presenta el cromóforo de cromo que crea el color rojo del rubí, combinado con el cromóforo de hierro + titanio que produce el color azul en el zafiro. Un tipo más raro, que proviene del área de Mogok en Myanmar, presenta un cromóforo de vanadio, el mismo que se usa en el zafiro sintético de cambio de color de Verneuil.

Prácticamente todas las piedras preciosas que muestran el "efecto alejandrita" (cambio de color; también conocido como "metamerismo") muestran características similares de absorción/transmisión en el espectro visible. Esta es una banda de absorción en amarillo (~590 nm), junto con valles de transmisión en azul-verde y rojo. Así, el color que uno ve depende de la composición espectral de la fuente de luz. La luz del día está relativamente equilibrada en su distribución de potencia espectral (SPD) y dado que el ojo humano es más sensible a la luz verde, la balanza se inclina hacia el lado verde. Sin embargo, la luz incandescente (incluida la luz de las velas) está fuertemente inclinada hacia el extremo rojo del espectro, lo que inclina la balanza hacia el rojo.

Los zafiros de cambio de color coloreados por los cromóforos Cr + Fe/Ti generalmente cambian de azul o azul violeta a violeta o púrpura. Los coloreados por el cromóforo V pueden mostrar un cambio más pronunciado, moviéndose de azul verdoso a púrpura.

Algunos zafiros sintéticos que cambian de color tienen un cambio de color similar al de la piedra preciosa natural alejandrita y, a veces, se comercializan como "alexandrium" o "alejandrita sintética". Sin embargo, este último término es inapropiado: los zafiros sintéticos que cambian de color no son, técnicamente, alejandritas sintéticas, sino simulantes de alejandrita. Esto se debe a que la alejandrita genuina es una variedad de crisoberilo: no zafiro, sino un mineral completamente diferente.

Grandes rubíes y zafiros

Los grandes rubíes y zafiros de poca transparencia se utilizan con frecuencia con tasaciones sospechosas que exageran enormemente su valor. Este fue el caso del 'Life and Pride of America Star Sapphire'. Alrededor de 1985, Roy Whetstine afirmó haber comprado la piedra de 1905 quilates por $ 10 en la feria de gemas de Tucson, pero un reportero descubrió que L.A. Ward de Fallbrook, CA, que la tasó a un precio de $ 1200/ct, había tasado otra piedra de exactamente el mismo peso varios años antes de que Whetstine afirmara haberlo encontrado.

Lotus Gemology, con sede en Bangkok, mantiene una lista actualizada de los récords mundiales de subastas de rubíes, zafiros y espinelas. Hasta noviembre de 2019, ningún zafiro se ha vendido en una subasta por más de $17,295,796.

Causa del color

Estructura de cristal de zafiro

Anillo de zafiro hecho en 1940

Los rubíes son corindón con un cuerpo de color rojo dominante. Esto generalmente es causado por trazas de cromo (Cr³⁺) que sustituyen al ion (Al³⁺) en la estructura del corindón. El color se puede modificar tanto con centros de color de hierro como con agujeros atrapados.

A diferencia de la absorción de luz localizada ('intraatómica'), que da color a las impurezas de cromo y vanadio, el color azul en los zafiros proviene de la transferencia de carga de intervalo, que es la transferencia de un electrón de una transición -ion metalico a otro a traves de la banda de conduccion o valencia. El hierro puede tomar la forma Fe²⁺ o Fe³⁺, mientras que el titanio generalmente toma la forma Ti⁴⁺. Si los iones Fe²⁺ y Ti⁴⁺ se sustituyen por Al³⁺, se crean áreas localizadas de desequilibrio de carga. Una transferencia de electrones de Fe²⁺ y Ti⁴⁺ puede provocar un cambio en el estado de valencia de ambos. Debido al cambio de valencia, hay un cambio específico en la energía del electrón y se absorbe energía electromagnética. La longitud de onda de la energía absorbida corresponde a la luz amarilla. Cuando esta luz se resta de la luz blanca incidente, resulta el color complementario azul. A veces, cuando el espacio atómico es diferente en diferentes direcciones, se produce un dicroísmo azul-verde.

Los zafiros morados contienen trazas de cromo y hierro, además de titanio, y vienen en una variedad de tonos. El corindón que contiene niveles extremadamente bajos de cromóforos es casi incoloro. El corindón completamente incoloro generalmente no existe en la naturaleza. Si hay trazas de hierro presentes, se puede ver un color amarillo muy pálido a verde. Sin embargo, si las impurezas de titanio y hierro están presentes juntas y en los estados de valencia correctos, el resultado es un color azul.

La transferencia de carga de intervalo es un proceso que produce una apariencia de color intenso con un bajo porcentaje de impurezas. Mientras que al menos un 1 % de cromo debe estar presente en el corindón antes de que se vea el color rojo rubí intenso, el azul zafiro es evidente con la presencia de solo un 0,01 % de titanio y hierro.

La descripción más completa de las causas del color en el corindón existente se puede encontrar en el Capítulo 4 de Ruby & Sapphire: A Gemologist's Guide (capítulo escrito por John Emmett, Emily Dubinsky y Richard Hughes).

Tratamientos

Los zafiros se pueden tratar con varios métodos para realzar y mejorar su claridad y color. Es una práctica común calentar zafiros naturales para mejorar o realzar su apariencia. Esto se hace calentando los zafiros en hornos a temperaturas entre 800 y 1800 °C (1470 y 3270 °F) durante varias horas, o incluso semanas a la vez. Se pueden utilizar diferentes atmósferas. Al calentarse, la piedra adquiere un color más azul, pero pierde algunas de las inclusiones de rutilo (seda). Cuando se utilizan altas temperaturas (1400 °C+), la seda de rutilo exuelta se disuelve y se vuelve transparente bajo la lupa. El titanio del rutilo entra en solución sólida y crea así con el hierro el color azul. Las inclusiones en las piedras naturales se ven fácilmente con una lupa de joyero. La evidencia de que el zafiro y otras piedras preciosas se sometieron a calentamiento se remonta al menos a la época romana. Las piedras naturales sin calentar son algo raras y, a menudo, se venden acompañadas de un certificado de un laboratorio gemológico independiente que acredite que "no hay evidencia de tratamiento térmico".

Yogo zafiro

Los zafiros Yogo no necesitan tratamiento térmico porque su color azul aciano es atractivo desde el suelo; generalmente están libres de inclusiones y tienen una claridad alta y uniforme. Cuando Intergem Limited comenzó a comercializar el Yogo en la década de 1980 como el único zafiro no tratado garantizado del mundo, el tratamiento térmico no se divulgaba comúnmente; a fines de la década de 1980, el tratamiento térmico se convirtió en un problema importante. En ese momento, gran parte de los zafiros del mundo se calentaban para realzar su color natural. La comercialización de Intergem de Yogos garantizados sin tratar los puso en contra de muchos en la industria de las gemas. Este número apareció en primera plana en el Wall Street Journal el 29 de agosto de 1984 en un artículo de Bill Richards, Carats and Schticks: Sapphire Marketer Upsets The Gem Industry. Sin embargo, el mayor problema al que se enfrentó la mina Yogo no fue la competencia de los zafiros calientes, sino el hecho de que las piedras Yogo nunca podían producir cantidades de zafiro superiores a un quilate después del facetado. Como resultado, se ha mantenido como un producto de nicho, con un mercado que existe principalmente en los EE. UU.

Los tratamientos de difusión de celosía ('a granel') se utilizan para agregar impurezas al zafiro para realzar el color. Este proceso fue desarrollado y patentado originalmente por la división Linde Air de Union Carbide e implicó la difusión de titanio en zafiro sintético para igualar el color azul. Más tarde se aplicó al zafiro natural. Hoy en día, la difusión de titanio a menudo utiliza una base de zafiro incoloro sintético. La capa de color creada por la difusión de titanio es extremadamente delgada (menos de 0,5 mm). Por lo tanto, el repulido puede producir una pérdida de color de leve a significativa. Se ha intentado la difusión de cromo, pero se abandonó debido a las lentas velocidades de difusión del cromo en el corindón.

En el año 2000, el berilio difundió "padparadscha" zafiros de colores entraron en el mercado. Por lo general, el berilio se difunde en un zafiro a temperaturas muy altas, justo por debajo del punto de fusión del zafiro. Inicialmente (c. 2000) se crearon zafiros naranjas, aunque ahora el proceso ha avanzado y muchos colores de zafiro a menudo se tratan con berilio. Debido al pequeño tamaño del ion berilio, la penetración del color es mucho mayor que con la difusión de titanio. En algunos casos, puede penetrar toda la piedra. Los zafiros naranjas con difusión de berilio pueden ser difíciles de detectar y requieren un análisis químico avanzado por parte de laboratorios gemológicos (por ejemplo,, Gübelin, SSEF, GIA, American Gemological Laboratories (AGL), Lotus Gemology.

De acuerdo con las pautas de la Comisión Federal de Comercio de los Estados Unidos, se requiere la divulgación de cualquier modo de mejora que tenga un efecto significativo en el valor de la gema.

Hay varias formas de tratar el zafiro. El tratamiento térmico en una atmósfera reductora u oxidante (pero sin el uso de otras impurezas añadidas) se usa comúnmente para mejorar el color de los zafiros, y este proceso a veces se conoce como "calentar solo" en el comercio de gemas. Sin embargo, por el contrario, también se suele realizar un tratamiento térmico combinado con la adición deliberada de ciertas impurezas específicas (por ejemplo, berilio, titanio, hierro, cromo o níquel, que se absorben en la estructura cristalina del zafiro), y este proceso se puede conocer como "difusión" en el comercio de gemas. Sin embargo, a pesar de que los términos "solo calefacción" y "difusión" podría sugerir, ambas categorías de tratamiento en realidad involucran procesos de difusión.

La descripción más completa de los tratamientos de corindón existentes se puede encontrar en el Capítulo 6 de Ruby & Sapphire: A Gemologist's Guide (capítulo escrito por John Emmett, Richard Hughes y Troy R. Douthit).

Minería

zafiro de Madagascar

Los zafiros se extraen de depósitos aluviales o de trabajos subterráneos primarios. Las ubicaciones mineras comerciales de zafiro y rubí incluyen (pero no se limitan a) los siguientes países: Afganistán, Australia, Myanmar/Birmania, Camboya, China, Colombia, India, Kenia, Laos, Madagascar, Malawi, Nepal, Nigeria, Pakistán, Sri Lanka, Tayikistán, Tanzania, Tailandia, Estados Unidos y Vietnam. Los zafiros de diferentes ubicaciones geográficas pueden tener diferentes apariencias o concentraciones de impurezas químicas y tienden a contener diferentes tipos de inclusiones microscópicas. Debido a esto, los zafiros se pueden dividir en tres grandes categorías: metamórficos clásicos, metamórficos o magmáticos no clásicos y magmáticos clásicos.

Los zafiros de ciertas ubicaciones, o de ciertas categorías, pueden ser más atractivos comercialmente que otros, en particular los zafiros metamórficos clásicos de Cachemira, Birmania o Sri Lanka que no han sido sometidos a tratamiento térmico.

El zafiro Logan, la estrella de la India, la estrella de Adán y la estrella de Bombay se originan en las minas de Sri Lanka. Madagascar es el líder mundial en la producción de zafiros (a partir de 2007), específicamente sus depósitos en la ciudad de Ilakaka y sus alrededores. Antes de la apertura de las minas de Ilakaka, Australia era el mayor productor de zafiros (como en 1987). En 1991 se descubrió una nueva fuente de zafiros en Andranondambo, al sur de Madagascar. Esa zona ha sido explotada por sus zafiros desde 1993, pero fue prácticamente abandonada solo unos años después, debido a las dificultades para recuperar zafiros en su roca madre.

En América del Norte, los zafiros se han extraído principalmente de depósitos en Montana: fantasías a lo largo del río Missouri cerca de Helena, Montana, Dry Cottonwood Creek cerca de Deer Lodge, Montana y Rock Creek cerca de Philipsburg, Montana. Los zafiros Yogo azules finos se encuentran en Yogo Gulch al oeste de Lewistown, Montana. También se han encontrado algunos zafiros y rubíes de calidad gema en el área de Franklin, Carolina del Norte.

Los depósitos de zafiro de Cachemira son bien conocidos en la industria de las gemas, aunque su producción máxima tuvo lugar en un período relativamente corto a finales del siglo XIX y principios del XX. Tienen un tono azul vivo superior, junto con una cualidad misteriosa y casi somnolienta, descrita por algunos entusiastas de las gemas como "terciopelo azul". El origen de Cachemira contribuye significativamente al valor de un zafiro, y la mayoría de los corindones de origen de Cachemira se pueden identificar fácilmente por su aspecto sedoso característico y su tono excepcional. El azul único parece lustroso bajo cualquier tipo de luz, a diferencia de los zafiros que no son de Cachemira, que pueden parecer violáceos o grisáceos en comparación. Sotheby's ha estado a la vanguardia supervisando las ventas récord de zafiros de Cachemira en todo el mundo. En octubre de 2014, Sotheby's Hong Kong logró récords consecutivos de precios por quilate para los zafiros de Cachemira: primero con el anillo de zafiro Cartier de 12,00 quilates a 193.975 dólares el quilate, luego con un zafiro de 17,16 quilates a 236.404 dólares y nuevamente en junio. 2015 cuando el récord de subasta por quilate se estableció en US$240.205. En la actualidad, el precio récord mundial por quilate de zafiro en una subasta lo tiene un zafiro de Cachemira en un anillo, que se vendió en octubre de 2015 por aproximadamente 242 000 dólares estadounidenses por quilate (52 280 000 dólares de Hong Kong en total, incluida la prima del comprador)., o más de US$6,74 millones).

Zafiro sintético

zafiro sintético

En 1902, el químico francés Auguste Verneuil anunció un proceso para producir cristales de rubí sintético. En la fusión por llama (proceso de Verneuil), se agrega polvo fino de alúmina a una llama de oxígeno y se dirige hacia abajo contra un pedestal de cerámica. Tras la exitosa síntesis del rubí, Verneuil centró sus esfuerzos en el zafiro. La síntesis del zafiro azul se produjo en 1909, después de que los análisis químicos del zafiro sugirieran a Verneuil que el hierro y el titanio eran la causa del color azul. Verneuil patentó el proceso de producción de zafiro azul sintético en 1911.

La clave del proceso es que el polvo de alúmina no se derrite mientras cae a través de la llama. En cambio, forma un cono de sinterización en el pedestal. Cuando la punta de ese cono llega a la parte más caliente de la llama, la punta se derrite. Por lo tanto, el crecimiento del cristal se inicia desde un punto diminuto, lo que garantiza una tensión mínima.

Luego, se agrega más oxígeno a la llama, lo que hace que se queme un poco más caliente. Esto expande lateralmente el cristal en crecimiento. Al mismo tiempo, el pedestal se baja al mismo ritmo que el cristal crece verticalmente. La alúmina en la llama se deposita lentamente, creando una "bola" en forma de lágrima. de material de zafiro. Este paso se continúa hasta alcanzar el tamaño deseado, se apaga la llama y se enfría el cristal. El cristal ahora alargado contiene mucha tensión debido al alto gradiente térmico entre la llama y el aire circundante. Para liberar esta tensión, el cristal ahora en forma de dedo será golpeado con un cincel para dividirlo en dos mitades.

Debido al crecimiento en capas verticales del cristal y la superficie de crecimiento superior curva (que comienza con una gota), los cristales mostrarán líneas de crecimiento curvas siguiendo la superficie superior de la bola. Esto contrasta con los cristales de corindón natural, que presentan líneas de crecimiento angular que se expanden desde un solo punto y siguen las caras planas del cristal.

Dopantes

Se pueden agregar dopantes químicos para crear versiones artificiales del rubí y todos los demás colores naturales del zafiro y, además, otros colores nunca vistos en muestras geológicas. El material de zafiro artificial es idéntico al zafiro natural, excepto que se puede fabricar sin los defectos que se encuentran en las piedras naturales. La desventaja del proceso Verneuil es que los cristales que crecen tienen altas tensiones internas. Muchos métodos de fabricación de zafiro en la actualidad son variaciones del proceso Czochralski, que fue inventado en 1916 por el químico polaco Jan Czochralski. En este proceso, se sumerge una diminuta semilla de zafiro en un crisol hecho del metal precioso iridio o molibdeno, que contiene alúmina fundida, y luego se retira lentamente hacia arriba a una velocidad de 1 a 100 mm por hora. La alúmina cristaliza en el extremo, creando bolas largas en forma de zanahoria de gran tamaño de hasta 200 kg de masa.

Otros métodos de crecimiento

El zafiro sintético también se produce industrialmente a partir de óxido de aluminio aglomerado, sinterizado y fundido (por ejemplo, mediante prensado isostático en caliente) en una atmósfera inerte, lo que produce un producto policristalino transparente pero ligeramente poroso.

En 2003, la producción mundial de zafiro sintético fue de 250 toneladas (1,25 × 10⁹ quilates), principalmente de Estados Unidos y Rusia. La disponibilidad de zafiro sintético barato abrió muchos usos industriales para este material único.

Aplicaciones

Ventanas

Cermax lámpara de arco xenón con ventana de salida de zafiro sintético

Wristwatch con cristal de zafiro sintético

El zafiro sintético, a veces denominado vidrio de zafiro, se usa comúnmente como material para ventanas, ya que es altamente transparente a longitudes de onda de luz entre 150 nm (UV) y 5500 nm (IR) (el espectro visible se extiende alrededor de 380 nm a 750 nm), y extraordinariamente resistente a los arañazos.

Los beneficios clave de las ventanas de zafiro son:

• Banda de transmisión óptica muy amplia de UV a infrarrojos cercanos (0.15–5.5 μm)
• Significativamente más fuerte que otros materiales ópticos o ventanas de vidrio estándar
• Altamente resistente a los rasguños y la abrasión (9 en la escala Mohs de la escala de dureza mineral, la tercera sustancia natural más dura junto a moissanite y diamantes)
• Temperatura de fusión extremadamente alta (2030 °C)

Bula de zafiro de cristal único cultivada por el método Kyropoulos. Aproximadamente 200 milímetros (8 pulgadas) de diámetro, pesando aproximadamente 30 kg (66 lb). (Una segunda boule es visible en el fondo.)

Algunas ventanas de cristal de zafiro están hechas de bolas de zafiro puro que se han cultivado en una orientación de cristal específica, normalmente a lo largo del eje óptico, el eje c, para una birrefringencia mínima para la aplicación.

Las bolas se cortan en rodajas con el grosor de ventana deseado y finalmente se pulen hasta obtener el acabado de superficie deseado. Las ventanas ópticas de zafiro se pueden pulir en una amplia gama de acabados superficiales debido a su estructura cristalina y su dureza. Los acabados superficiales de las ventanas ópticas normalmente se indican en las especificaciones de excavación de arañazos de acuerdo con la especificación MIL-O-13830 adoptada a nivel mundial.

Las ventanas de zafiro se utilizan tanto en cámaras de alta presión como de vacío para espectroscopia, cristales en varios relojes y ventanas en lectores de códigos de barras de tiendas de comestibles, ya que la dureza y tenacidad excepcionales del material lo hacen muy resistente a los arañazos.

En 2014, Apple consumió "una cuarta parte del suministro mundial de zafiros para cubrir la lente de la cámara y el lector de huellas dactilares del iPhone".

Se han realizado varios intentos para hacer viables las pantallas de zafiro para los teléfonos inteligentes. Apple contrató a GT Advanced Technologies, Inc. para fabricar pantallas de zafiro para iPhone, pero la empresa fracasó y GTAT quebró. El Kyocera Brigadier fue el primer teléfono inteligente de producción en presentar una pantalla de zafiro.

Se utiliza para ventanas finales en algunos tubos láser de alta potencia, ya que su transparencia de banda ancha y su conductividad térmica le permiten manejar densidades de potencia muy altas en el espectro infrarrojo y ultravioleta sin degradarse debido al calentamiento.

Junto con la zirconia y el oxinitruro de aluminio, el zafiro sintético se usa para las ventanas resistentes a roturas en vehículos blindados y varios trajes militares antibalas, en asociación con compuestos.

Un tipo de lámpara de arco de xenón, originalmente llamada "Cermax" y ahora conocida genéricamente como "lámpara de xenón con cuerpo cerámico" – utiliza ventanas de salida de cristal de zafiro. Este producto tolera mayores cargas térmicas y, por lo tanto, mayores potencias de salida en comparación con las lámparas Xe convencionales con ventana de sílice pura.

Como sustrato para circuitos semiconductores

Las finas obleas de zafiro fueron el primer uso exitoso de un sustrato aislante sobre el cual depositar silicio para hacer los circuitos integrados conocidos como silicio sobre zafiro o "SOS"; ahora también se pueden usar otros sustratos para la clase de circuitos conocidos más generalmente como silicio sobre aislador. Además de sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, el zafiro tiene una alta conductividad térmica. Los chips CMOS en zafiro son especialmente útiles para aplicaciones de radiofrecuencia (RF) de alta potencia, como las que se encuentran en teléfonos celulares, radios de banda de seguridad pública y sistemas de comunicación por satélite. "SOS" también permite la integración monolítica de circuitos digitales y analógicos en un solo chip IC y la construcción de circuitos de potencia extremadamente baja.

En un proceso, después de que se cultivan bolas de zafiro de un solo cristal, se perforan en varillas cilíndricas y luego se cortan obleas de estos núcleos.

Las obleas de zafiro monocristalino también se utilizan en la industria de los semiconductores como sustratos para el crecimiento de dispositivos basados en nitruro de galio (GaN). El uso de zafiro reduce significativamente el costo, porque tiene alrededor de una séptima parte del costo del germanio. El nitruro de galio sobre zafiro se usa comúnmente en diodos emisores de luz (LED) azules.

En láseres

Láser Ti-Sapphire en operación en CAS, Praga

El primer láser fue fabricado en 1960 por Theodore Maiman con una varilla de rubí sintético. Los láseres de titanio-zafiro son populares debido a su capacidad relativamente rara de sintonizarse en varias longitudes de onda en la región roja e infrarroja cercana del espectro electromagnético. También se pueden bloquear fácilmente en modo. En estos láseres, un cristal de zafiro producido sintéticamente con impurezas de cromo o titanio se irradia con luz intensa de una lámpara especial u otro láser para crear una emisión estimulada.

En endoprótesis

El zafiro monocristalino es bastante biocompatible y el desgaste excepcionalmente bajo de los pares de zafiro-metal ha llevado a la introducción (en Ucrania) de monocristales de zafiro para cadera. endoprótesis articulares.

Referencias históricas y culturales

• Etimológicamente, la palabra inglesa "sapphire" deriva de francés saphir, desde latín sapphirus, sappirus de griego σπειρος (sappheirosde hebreosappir). Algunos lingüistas proponen que los términos semiticos (por ejemplo, hebreo) se derivan de sánscrito Sanipriya (श numeración determinada्יि), de "sani" (ि Definición especifica) que significa "Saturn" y "priyah" (प arrayय), querido, es decir, literalmente "sacred to Saturn".
• Una creencia hindú tradicional sostiene que el zafiro hace que el planeta Saturno (Shani) sea favorable al portador.
• El término griego para zafiro muy probablemente se utilizó para referirse a lapis lazuli.
• Durante la Edad Medieval, las lapidarias europeas llegaron a referirse al cristal de corundum azul por "sapphire", un derivado de la palabra latina para el azul: "sapphirus".
• El zafiro es el regalo tradicional para un 45 aniversario de boda.
• Un jubileo de zafiro ocurre después de 65 años. En 2017 la reina Isabel II marcó el jubileo zafiro de su adhesión al trono.
• El zafiro es la piedra de nacimiento de septiembre.
• Una superstición italiana sostiene que los zafiros son amuletos contra los problemas oculares, y la melancolía. Mary, Reina de los escoceses, poseía un zafiro medicinal usado como colgante para frotar los ojos doloridos.
• Papa Innocent III decretó que los anillos de obispos deben ser hechos de oro puro, con un zafiro sin grabar, como poseer las virtudes y cualidades esenciales para su posición digna como un sello de secretos, porque hay muchas cosas "que un sacerdote oculta de los sentidos de lo vulgar y menos inteligente; que él permanece encerrado como estaba bajo sello."
• El zafiro es la joya oficial del estado de Queensland desde agosto de 1985.

Zafiros notables

En el capítulo 10 de Ruby & Zafiro: la guía de un gemólogo.