Les cristaux peuvent être fabriqués artificiellement mais beaucoup d'énergie est utilisée pour faire fondre les ingrédients ensemble, et cela peut les rendre coûteux. Ce problème peut être surmonté en utilisant des solvants appropriés. Appelée la méthode du flux, les cristaux sont cultivés dans un creuset qui contient des solvants qui permettent au cristal de se former avec moins d'énergie car la dissolution se produira plus facilement. Imaginez avoir du sel de table et vouloir former des cristaux d'une structure souhaitable. Le sel peut être chauffé jusqu'à son point de fusion ce qui demanderait beaucoup d'énergie, ou, il peut être dissous dans un solvant tel que l'eau, et l'eau peut être évaporée à une température beaucoup plus basse que d'essayer de chauffer le sel seul. Trouver les bonnes conditions est la clé pour avoir de bonnes recettes de cristal.

Katsuya Teshima de l'Université de Shinshu est un expert des recettes de flux pour la croissance cristalline, et poursuit ses recherches pour produire des cristaux optimaux aux propriétés souhaitables. Avec le récent article publié dans Croissance et conception du cristal Teshima, premier auteur Shunsuke Ayuzawa et leur équipe ont enquêté sur les rubis (Al 2 O 3 :Cr) et sa courbe de solubilité en flux. La méthode de flux de croissance des cristaux est actuellement la méthode préférable pour se procurer des cristaux car elle a un impact environnemental négligeable. Avec cette recherche, Teshima et son équipe de l'Université de Shinshu ont étudié la courbe de solubilité partielle de la croissance des cristaux de rubis dans le trioxyde de molybdène (MoO 3 ).

La courbe de solubilité est un graphique qui montre combien se dissout à quelle température. Il est crucial de connaître ces informations afin de faire croître des cristaux avec précision. Avec cette recherche, la courbe de solubilité de Al 2 O 3 :Cr dans MoO 3 pour 1050 à 1200 °C a été obtenu. Déterminer la courbe de solubilité de ce cristal qui se vaporise à des températures aussi élevées avait été extrêmement difficile, mais cette équipe a réussi à trouver un moyen en utilisant le principe directeur de la croissance épitaxiale sur un substrat de saphir monocristallin pour mesurer une petite quantité de croissance de cristal de rubis. La clé était de faire la distinction entre la couche de rubis rouge et la couche de saphir transparent au fur et à mesure que le flux s'évaporait.

Ruby est le mot latin pour rouge, et comme son nom l'indique, est réputé pour sa belle couleur rose et marron. Les rubis sont l'un des cinq joyaux cardinaux car ils étaient rares dans le passé. Les autres gemmes cardinales sont les diamants, émeraudes, saphir et améthyste. Ce qui devient de plus en plus évident, c'est que les rubis ne sont pas seulement agréables à regarder, mais ont des propriétés qui peuvent être utilisées dans une variété d'industries. Les rubis ont une résistance mécanique, excellentes propriétés optiques et sont chimiquement stables. Les monocristaux de rubis font d'excellents dispositifs optiques. Le premier laser solide signalé en 1960 était fait de cristal de rubis.

Contrairement aux diamants qui sont faits de carbone pur, les rubis sont constitués d'un mélange de corindon minéral, une forme cristalline d'oxyde d'aluminium avec une trace de chrome qui lui donne la couleur rouge. La température de maintien, qui est la température à laquelle la solution est maintenue, produit différents types de rubis avec des propriétés différentes. La courbe de solubilité nouvellement découverte permettra aux scientifiques d'être plus précis lors de la fabrication de cristaux.

Teshima, un chercheur universitaire, espère systématiser le diagramme de phase des méthodes de flux pour tous les matériaux. S'appuyant sur l'expérience et les connaissances du passé, il mènera davantage de recherches effectuées par le biais de la chimie analytique et de la science informatique du point de vue de la chimie des procédés. Il pense que de nouvelles substances peuvent être découvertes et créées pour remplir de nouvelles fonctions grâce à la systématisation de la méthode des flux.