Le flux :
En 1848, le chimiste français Jacques Joseph Ebelman a été le premier à utiliser le processus de flux pour synthétiser des cristaux d'émeraude. Ce n'est qu'en 1938, cependant, que les premières émeraudes synthétiques commercialisables ont été produites par ce moyen.
L'Américain Carroll Chatham a commencé à expérimenter la croissance cristalline alors qu'il était encore lycéen. Il a fait pousser ses premiers cristaux d'émeraude synthétiques en 1935 et a commencé à les commercialiser trois ans plus tard.
Depuis la fin des années 30, il y a eu plusieurs producteurs d'émeraudes synthétisées par flux. Aujourd'hui, Chatham Created Gems, Kyocera International et un nombre inconnu d'entreprises russes cultivent les gemmes synthétiques par ce procédé. Chaque entreprise a ses propres techniques, mais les étapes sont généralement les mêmes. Ils ajoutent des éléments qui composent l'émeraude (le béryllium, l'aluminium, le silicium, le chrome et l'oxygène) à un fondant dans un creuset en or ou en platine. Les cristaux d'émeraude se forment à des températures comprises entre 650°C et 800°C.
Le temps de croissance dépend de la taille de cristal souhaitée. Cela peut prendre 10 mois pour faire pousser un cristal de 200,00 ct. En 1953, Carroll Chatham a fait don d'un groupe de cristaux de 1 014,00 ct à la Smithsonian Institution à Washington. Il a fallu deux ans pour le développer ; de tels groupes de prismes hexagonaux peuvent rejoindre le chemin des minéraux de collection sans que la mention "synthétique" n'apparaisse, comme les spécimens présentés en photo ci-contre. La couleur, la taille et les caractéristiques internes des émeraudes synthétiques varient d'un producteur à un autre. Selon les producteurs, le rendement commercialisable des pierres facettées est d'environ 15% du brut produit.
Bien que des inclusions soient caractéristiques (cristaux d'or ou de platine, inclusions en volutes de fumée), il est parfois très difficiles pour un oeil non averti de faire la différence entre une émeraude naturelle et une émeraude synthétisé par flux.
Les émeraudes "hydrothermales" :
C'est en 1960 que Johann Lechleitner a synthétisé l'émeraude par voie hydrothermale pour la première fois. Il a déposé une couche d'émeraude (pas plus de 0,5 mm d'épaisseur) sur un grain de béryl. En 1961, Linde, une division d'Union Carbide, a également commencé des recherches sur la production d'émeraudes hydrothermales. Ses chercheurs ont produit excellents cristaux d'émeraude, mais le processus était coûteux. Toutefois, ils ont commercialisé des émeraudes taillées dans leur ligne de bijoux Quintessa de 1965 à 1975, mais ont cessé la production en raison de la faiblesse des ventes. En 1978, Vacuum Ventures a repris le processus de Linde et a opéré à partir de son ancienne usine. Ils ont commercialisé leur produit sous le nom de "Regency Created Emeralds". Les émeraudes synthétiques hydrothermales de ce qui était alors l'Union soviétique sont arrivées sur le marché au début des années 1980. Les archives montrent cependant qu'elles ont été produites pour la première fois en 1965.
La production d'émeraude synthétique hydrothermale implique généralement la dissolution de composés d'aluminium, de béryl, de silicium et de chrome dans une solution d'eau acide au sein d'un autoclave. Parce que la solution de croissance est hautement corrosive, certains producteurs tapissent l'intérieur de l'autoclave avec un métal inerte comme l'or ou le platine. Les chercheurs ont trouvé de grandes quantités de nickel, de fer et de cuivre dans les cristaux d'un producteur qui ne tapissait ses autoclaves que d'acier inoxydable... Les spécificités varient d'un producteur à l'autre, mais l'autoclave est généralement chauffé à des températures comprises entre 500°C et 620°C et pressurisé dans la plage de 700 à 1 500 atmosphères. Des cristaux d'émeraude synthétiques poussent sur des plaques de grain de béryl naturel incolore qui sont suspendues dans la solution de croissance. Certains producteurs coupent des fragments d'émeraude synthétique et les utilisent comme germe pour une nouvelle croissance.
La taille des cristaux dépend du temps de croissance. Le taux de croissance d'un producteur est de 0,2 mm à 0,3 mm par jour. Un cristal de 10,00 ct peut produire des pierres facettées allant de 0,50 ct à 2,00 ct. Un autre producteur fait pousser des cristaux pesant 300 ct à 350 ct en environ quatre semaines. Lorsque les cristaux atteignent ce poids, le producteur découpe les cristaux et se retrouve avec deux plaques qui pèsent 120 ct à 150 ct chacunes. Ce procédé produit environ 18% de matière commercialisable.
Bien que les émeraudes synthétiques hydrothermales et les émeraudes naturelles puissent sembler identiques à l'œil nu, l'examen microscopique révèle des différences. On note notamment des chevrons de croissances caractéristiques de ce procédé de synthèse, visible uniquement sous magnification. Les émeraudes hydrothermales sont généralement très peu incluses, et la recherche de chevrons de croissance doit devenir une habitude.
Immitations :
Enfin, il faut noter que la vente de matériaux tel que des verres ou des plastiques en immitation de l'émeraude, taillée ou brute encore une fois est monnaie courante... La recherche d'inclusions naturelles (biphasées ou triphasées, d'aiguilles de trémolite ou d'actinote, de pyrite, de calcite ou de mica) permet de faire la différence.
Dureté : 7,5 à 8
Densité : 2,7 à 2,9
Cassure : Conchoïdale
Trace : Blanche
TP : Transparent à translucide
IR : 1,560 à 1,602
Biréfringence : 0,006 à 0,009
Caractère optique : Uniaxe -
Pléochroïsme : Très faible
Fluorescence : Aucune
Solubilité : Acide fluohydrique, soude, potasse
Magnétisme : Aucun
Radioactivité : Aucune