Hydrotermální syntéza zahrnuje různé techniky krystalizace látek z vysokoteplotních vodných roztoků při vysokých tlacích par, také se tento způsob nazývaná "hydrotermální metoda".
Geologové a mineralogové začali studovat hydrotermální rovnováhy už od počátku dvacátého století.
Hlavními průkopníky ve zkoumání hydrotermální výroby minerálů byli George W. Morey na Carnegie Institution a později, Percy W. Bridgman na Harvardské univerzitě, kteří vynaložili mnoho úsilí,
pro nalezení základů a způsobů jak hydrotermální práce probíhá.
Hydrotermální syntéza může být definována jako způsob syntézy monokrystalů, které závisí na rozpustnosti minerálních látek v horké vodě pod vysokým tlakem.
Růst krystalů se provádí v zařízení, skládající se z ocelové tlakové nádoby zvané rotační autokláv, ve kterém jsou živiny dodávané spolu s vodou. V autoklávu se udržují dvě teploty, vstupní a výstupní, zatímco vstupní může dosahovat až 450 °C (metoda rozdílných teplot). Při vstupu se do autoklávu přidávájí potřebné živiny, které jsou potřeba pro výsledný minerál, zatímco na konci, kde už je teplota nižší vzniká a roste požadovaný kamínek.
Tento způsob je vhodný zejména pro růst velkých minerálů, při zachování kontroly nad jejich složením.
Nevýhodou metody je potřeba drahých autoklávů, a nemožnost pozorování růstu minerálu.
Hydrotermální syntéza se používá hlavně při výrobě rubínů, smaragdů, alexandritů a dalších. Znamená to, že se použijí potřebné živiny a vyhovující prostředí pro růst minerálů v laboratoři.
Studováním hydrotermální syntézy byli zjištěny tři možné způsoby výroby: Metoda rozdílných teplot, metoda redukování teploty a metoda stálé teploty.
Metoda rozdílných teplot
Jedná se o nejrozšířenejší metodu výroby.
Živina je umístěna ve spodní části autoklávu naplněném určitým množstvím rozpouštědla. Autokláv se zahřívá, aby se vytvořily dvě teplotní zóny.
V teplejším zóně se rozpouští potřebné přísady s nasyceným vodním roztokem, v chladněší části autoklávu pak díky nižší teplotě vzniká samotný minerál.
Metoda redukování teploty
V této technice krystalizace probíhá bez teplotního gradientu. Minerál vzniká postupným snížením teploty roztoku v autoklávu.
Nevýhodou této techniky je obtížnost kontroly procesu růstu. Z těchto důvodů se tato technika používá jen velmi zřídka.
Metoda stálé teploty
Tato metoda se používá v kombinaci s výše uvedenými.
Při použití stále teploty se smíchají přísady, které se při určité rozpustí a poté se teplota buď sníží, nebo se přesune do chladnější zóny a vzniká minerál.
