بديل الألماس

مقياس موس لصلابة المعادن هو مقياس غير خطي لمقاومة المعادن الشائعة للخدش. يحتل الماس قمة هذا المقياس (صلابة 10)، كونه أحد أصلب المواد الطبيعية المعروفة. (بعض المواد الاصطناعية، مثل قضبان الماس النانوية المتجمعة ، أصلب منه). ولأن الماس نادرًا ما يتعرض لمواد قادرة على خدشه، باستثناء الماس نفسه، فإن أحجار الماس الكريمة عادةً ما تكون خالية من الخدوش. كما تتجلى صلابة الماس بصريًا (تحت المجهر أو العدسة المكبرة ) من خلال أوجهه شديدة اللمعان (الموصوفة بأنها أدامانتين ) المسطحة تمامًا، وحوافها الحادة والواضحة. ولكي يكون بديل الماس فعالًا، يجب أن يكون شديد الصلابة مقارنةً بمعظم الأحجار الكريمة. معظم البدائل أقل صلابة بكثير من الماس، لذا يمكن تمييزها عن الماس من خلال عيوبها الخارجية وضعف صقلها.

في الماضي القريب، كان يُعتقد أن ما يُسمى بـ"اختبار الزجاج" طريقة مضمونة لتحديد الماس. وهو اختبار قد يكون مُتلفًا، حيث تُكشط حجرة الماس المشتبه بها على لوح زجاجي، وتكون النتيجة إيجابية إذا ظهر خدش على الزجاج دون أي خدش على الحجرة. كما تُستخدم نقاط قياس الصلابة وألواح الخدش المصنوعة من الكوراندوم (صلابة 9) بدلًا من الزجاج. لكن اختبارات الصلابة غير مُستحسنة لثلاثة أسباب: أولًا، الزجاج لين نسبيًا (صلابة 6 أو أقل عادةً) ويمكن خدشه بواسطة العديد من المواد (بما في ذلك العديد من الأحجار المُقلدة)؛ ثانيًا، للماس أربعة اتجاهات انقسام مثالية وسهلة (مستويات ضعف هيكلية يمكن أن ينقسم الماس على طولها) والتي قد تُثار أثناء عملية الاختبار؛ ثالثًا، العديد من الأحجار الكريمة الشبيهة بالماس (بما في ذلك الأحجار المُقلدة القديمة) لها قيمة في حد ذاتها.

الكثافة النوعية (SG) للألماس الطبيعي ثابتة نسبيًا عند 3.52. أما معظم المواد المقلدة، فتكون كثافتها أعلى بكثير أو أقل بقليل من هذه القيمة، مما يسهل التعرف عليها إذا لم تكن مثبتة. يمكن استخدام سوائل عالية الكثافة مثل ثنائي يوديد الميثان لهذا الغرض، ولكن هذه السوائل شديدة السمية ، ولذلك يُتجنب استخدامها عادةً. الطريقة الأكثر عملية هي مقارنة الحجم والوزن المتوقعين للألماس المشتبه به مع معاييره المقاسة: على سبيل المثال، يبلغ وزن الزركونيا المكعبة (كثافة نوعية 5.6-6) 1.7 ضعف الوزن المتوقع لألماس بنفس الحجم.

تُقطع الألماس عادةً إلى قطع براقة لإبراز بريقها (كمية الضوء المنعكس إلى الناظر) وتألقها (درجة ظهور ومضات الألوان المنشورية ). تتأثر هاتان الخاصيتان بشدة بقطع الحجر، ولكنهما تعتمدان على معامل انكسار الألماس العالي ( RI - درجة انحناء الضوء الساقط عند دخوله الحجر) البالغ 2.417 (كما تم قياسه بضوء الصوديوم ، 589.3 نانومتر) وتشتته  العالي (درجة انقسام الضوء الأبيض إلى ألوانه الطيفية عند مروره عبر الحجر) البالغ 0.044، كما تم قياسه بفاصل خطي B وG في ضوء الصوديوم. لذا، إذا كان معامل انكسار وتشتت الضوء في مُقلّد الألماس منخفضين جدًا، فسيبدو باهتًا أو "بلا حياة" نسبيًا؛ أما إذا كانا مرتفعين جدًا، فسيبدو التأثير غير واقعي أو حتى مبتذلًا. قلة قليلة من المواد المحاكية تقترب من قيم معامل الانكسار والتشتت الحقيقية، وحتى المواد المحاكية المتقاربة يمكن تمييزها بواسطة مراقب خبير. القياسات المباشرة لمعامل الانكسار والتشتت غير عملية ( يبلغ الحد الأقصى لمعامل الانكسار في مقياس الانكسار الجيولوجي القياسي حوالي 1.81)، لكن العديد من الشركات طورت أجهزة قياس الانعكاسية لتقييم معامل انكسار المادة بشكل غير مباشر عن طريق قياس مدى انعكاسها لشعاع الأشعة تحت الحمراء .

ربما لا تقل أهمية عن ذلك الخصائص البصرية . فالألماس والمواد المكعبة الأخرى (وكذلك المواد غير المتبلورة ) متجانسة الخواص ، أي أن الضوء الداخل إلى الحجر يتصرف بنفس الطريقة بغض النظر عن اتجاهه. في المقابل، فإن معظم المعادن غير متجانسة الخواص ، مما ينتج عنه انكسار مزدوج ، أو انكسار مزدوج للضوء الداخل إلى المادة في جميع الاتجاهات باستثناء المحور البصري (اتجاه الانكسار الأحادي في مادة ذات انكسار مزدوج). تحت التكبير المنخفض، يمكن عادةً اكتشاف هذا الانكسار المزدوج على شكل ازدواجية مرئية للأوجه الخلفية للأحجار الكريمة المصقولة أو العيوب الداخلية. لذلك، يجب أن يكون بديل الألماس الفعال متجانس الخواص.

تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية  طويلة الموجة (365 نانومتر) ، قد يتألق الماس بألوان الأزرق، والأصفر، والأخضر، والبنفسجي، والأحمر بدرجات متفاوتة. ويُعدّ اللون الأزرق أكثر الألوان شيوعًا، وقد تتألق هذه الأحجار أيضًا باللون الأصفر - ويُعتقد أن هذا مزيج فريد بين الأحجار الكريمة. وعلى عكس العديد من بدائل الماس، عادةً ما يكون التفاعل مع الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة ضئيلاً أو معدومًا. وبالمثل، ولأن معظم بدائل الماس صناعية، فإنها تميل إلى امتلاك خصائص موحدة: ففي خاتم مرصع بأحجار الماس المتعددة، يُتوقع أن يتألق كل حجر بشكل مختلف (بألوان ودرجات متفاوتة، مع احتمال أن يكون بعضها خاملًا). وإذا تألقت جميع الأحجار بنفس الطريقة، فمن غير المرجح أن تكون ماسًا طبيعيًا (مع أن هذه النتيجة قد تحدث مع الماس الصناعي ).

معظم الألماس "عديم اللون" يكون في الواقع مائلاً إلى الأصفر أو البني بدرجة ما، بينما بعض بدائل الألماس الاصطناعية عديمة اللون تمامًا - وهو ما يعادل درجة "D" المثالية في مصطلحات لون الألماس . من المهم مراعاة عامل "الجمال الذي يصعب تصديقه"؛ فبدائل الألماس الملونة المصممة لتقليد الألماس الفاخر يصعب تمييزها في هذا الصدد، لكن ألوان هذه البدائل نادرًا ما تقترب من اللون الحقيقي. في معظم أنواع الألماس (حتى عديم اللون منها) يمكن رؤية طيف امتصاص مميز (باستخدام مطياف الرؤية المباشرة )، يتكون من خط دقيق عند 415  نانومتر. قد يمكن الكشف عن المواد المضافة المستخدمة لإضفاء اللون في بدائل الألماس الاصطناعية على شكل طيف امتصاص معقد للعناصر الأرضية النادرة ، وهو ما لا يُرى أبدًا في الألماس الطبيعي.

تحتوي معظم الماسات على بعض العيوب أو الشوائب الداخلية والخارجية ، وأكثرها شيوعًا الكسور والبلورات الغريبة الصلبة. أما الماسات الاصطناعية المقلدة، فعادةً ما تكون خالية من العيوب الداخلية، وأي عيوب موجودة فيها هي سمة مميزة لعملية التصنيع. غالبًا ما تختلف الشوائب الموجودة في الماسات الطبيعية المقلدة عن تلك الموجودة في الماس، وأبرزها شوائب "الريش" السائلة . غالبًا ما تترك عملية قطع الماس أجزاءً من سطح البلورة الأصلية سليمة. تُسمى هذه الأجزاء بالشوائب الطبيعية ، وتوجد عادةً على حزام الحجر؛ وتأخذ شكل حفر مثلثة أو مستطيلة أو مربعة ( علامات حفر )، ولا تُرى إلا في الماس.

يُعدّ الماس موصلاً حرارياً فائق الكفاءة ، وعادةً ما يكون عازلاً كهربائياً . تُستغلّ خاصية التوصيل الحراري على نطاق واسع في استخدام مجسات حرارية إلكترونية لتمييز الماس عن المواد المقلدة. تتكون هذه المجسات من زوج من الثرمستورات التي تعمل بالبطارية، مثبتة في طرف نحاسي دقيق . يعمل أحد الثرمستورات كجهاز تسخين ، بينما يقيس الآخر درجة حرارة الطرف النحاسي: إذا كان الحجر المراد اختباره ماساً، فسوف ينقل الطاقة الحرارية للطرف بسرعة كافية لإحداث انخفاض ملحوظ في درجة الحرارة. وبما أن معظم المواد المقلدة عازلة حرارياً، فلن تنتقل حرارة الثرمستور. يستغرق هذا الاختبار حوالي 2-3 ثوانٍ. الاستثناء الوحيد المحتمل هو المويسانايت، الذي يتمتع بموصلية حرارية مشابهة للماس: قد تنخدع المجسات القديمة بالمويسانايت، لكن أجهزة اختبار الموصلية الحرارية والكهربائية الحديثة متطورة بما يكفي للتمييز بين المادتين. أحدث التطورات هي طلاء الماس النانوي، وهو طبقة رقيقة للغاية من مادة الماس. إذا لم يتم اختباره بشكل صحيح، فقد يُظهر نفس خصائص الماس.

لا تُعدّ الموصلية الكهربائية للألماس ذات أهمية إلا للأحجار الزرقاء أو الرمادية المائلة للزرقة، لأن ذرات البورون الموجودة بين ذرات الألماس ، والمسؤولة عن لونها، تجعلها أيضاً شبه موصلة . وبالتالي، يمكن التأكد من أن الألماس أزرق إذا أكمل الدائرة الكهربائية بنجاح.

يُظهر عمود "معامل الانكسار" معامل انكسار واحد للمواد ذات الانكسار الأحادي، ونطاقًا للمواد ذات الانكسار المزدوج.

بدأ تطوير زجاج الصوان باستخدام الرصاص والألومينا والثاليوم لزيادة معامل الانكسار وتشتت الضوء في أواخر العصر الباروكي . يُصنع زجاج الصوان على هيئة أحجار لامعة، وعند قطعه حديثًا، يُمكن أن يكون بديلًا فعالًا للألماس. تُعرف هذه الأحجار باسم أحجار الراين أو المعاجين أو السترا، وهي من بدائل الزجاج الشائعة في المجوهرات العتيقة ؛ وفي هذه الحالة، تُعتبر أحجار الراين قطعًا أثرية تاريخية قيّمة بحد ذاتها. تُضفي الليونة الشديدة (أقل من 6 صلابة) التي يمنحها الرصاص على أحجار الراين أن حوافها وأسطحها تُصبح مستديرة ومخدوشة بسرعة. إلى جانب الكسور الصدفية وفقاعات الهواء أو خطوط التدفق داخل الحجر، تُسهّل هذه الخصائص اكتشاف تقليد الزجاج تحت تكبير متوسط. في الإنتاج المعاصر، من الشائع صب الزجاج بدلًا من قطعه: في هذه الأحجار، تكون الأوجه مقعرة وحوافها مستديرة، وقد تظهر أيضًا علامات القالب أو خطوط التماس. كما تم دمج الزجاج مع مواد أخرى لإنتاج مركبات.

كانت أولى بدائل الماس الاصطناعي البلوري هي الياقوت الأبيض الاصطناعي ( Al₂O₃ _، الكوروندوم النقي) والإسبينيل (MgO·Al₂O₃ _، أكسيد المغنيسيوم والألومنيوم النقي ). وقد تم تصنيع _كليهما بكميات كبيرة منذ العقد الأول من القرن العشرين عبر عملية فيرنوي أو عملية الصهر باللهب، على الرغم من أن استخدام الإسبينيل لم ينتشر على نطاق واسع حتى عشرينيات القرن الماضي. تتضمن عملية فيرنوي أنبوب نفخ _{مقلوب يعمل} بالأكسجين والهيدروجين ، حيث يُضخ مسحوق تغذية نقي ممزوج بالأكسجين بعناية عبر أنبوب النفخ. يسقط مسحوق التغذية عبر لهب الأكسجين والهيدروجين، وينصهر، ويهبط على قاعدة دوارة تنزل ببطء في الأسفل. يتم تعديل ارتفاع القاعدة باستمرار للحفاظ على قمتها في الوضع الأمثل أسفل اللهب، وعلى مدار عدة ساعات، يبرد المسحوق المنصهر ويتبلور ليشكل بلورة واحدة على شكل كمثرى أو بلورة كروية ذات ساق . تُعدّ هذه العملية اقتصادية، حيث تُنتج بلورات يصل قطرها إلى 9 سنتيمترات (3.5 بوصة). وقد يصل وزن البلورات المنتجة باستخدام عملية تشوخرالسكي الحديثة إلى عدة كيلوغرامات. 

يُعدّ كلٌّ من الياقوت الأزرق والإسبينيل الصناعيين مادتين متينتين (صلابتهما 9 و8 على التوالي) وتتمتعان بقابلية جيدة للتلميع؛ إلا أنهما، نظرًا لانخفاض معامل انكسارهما مقارنةً بالماس (1.762-1.770 للياقوت الأزرق، و1.727 للإسبينيل)، يبدوان باهتين عند القطع. (كما أن الياقوت الأزرق الصناعي غير متجانس الخواص ، مما يُسهّل تمييزه). ويعني انخفاض معامل انكسارهما أيضًا انخفاضًا كبيرًا في تشتت الضوء (0.018 و0.020 على التوالي)، لذا حتى عند قطعهما إلى قطع لامعة، فإنهما يفتقران إلى بريق الماس. ومع ذلك، كان الإسبينيل والياقوت الأزرق الصناعيان من بدائل الماس الشائعة من عشرينيات القرن الماضي وحتى أواخر أربعينياته، حين بدأت تظهر بدائل أحدث وأفضل. كما تم دمجهما مع مواد أخرى لتكوين مركبات. ومن الأسماء التجارية التي كانت تُستخدم للياقوت الأزرق الصناعي: دايمونديت ، ودايموندايت ، وجورادو دايموند ، وثريليانت . تضمنت أسماء الإسبينيل الاصطناعي الكوروندولايت ، واللوسترجيم ، والماجالوكس ، والراديانت .

_{كان الروتيل الصناعي ( TiO₂ ، أكسيد} التيتانيوم النقي ) أول المحاكيات "المحسّنة" بصريًا . وقد طُرح في الأسواق عامي 1947-1948، ويتميز الروتيل الصناعي بعمر طويل بعد القطع، ربما أطول من اللازم بالنسبة لمحاكيات الألماس. فمعامل انكسار الروتيل الصناعي وتشتته (2.8 و0.33 على التوالي) أعلى بكثير من الألماس، ما يجعل بريقه الناتج يشبه الأوبال تقريبًا في عرض ألوانه المنشورية. كما يتميز الروتيل الصناعي بانكسار مزدوج: فعلى الرغم من أن بعض الأحجار تُقطع بحيث يكون سطحها العلوي عموديًا على المحور البصري لإخفاء هذه الخاصية، إلا أن مجرد إمالة الحجر تكشف عن أوجهه الخلفية المزدوجة.

لم يقتصر نجاح الروتيل الصناعي على ذلك فحسب، بل تأثر أيضًا بلونه الأصفر الذي لا مفر منه، والذي لم يتمكن المنتجون من معالجته. ومع ذلك، تم إنتاج روتيل صناعي بألوان مختلفة، بما في ذلك الأزرق والأحمر، باستخدام أكاسيد معدنية متنوعة. وقد لاقت هذه الأحجار، إلى جانب الأحجار شبه البيضاء، رواجًا كبيرًا رغم أنها غير حقيقية. يتميز الروتيل الصناعي أيضًا بنعومته (صلابة 6 تقريبًا) وهشاشته، مما يجعله ضعيف التحمل. ويتم تصنيعه عبر تعديل لعملية فيرنوي، التي تستخدم أنبوب أكسجين ثالثًا لإنشاء موقد ثلاثي المخاريط ؛ وهذا ضروري لإنتاج بلورة أحادية، نظرًا لفقدان الأكسجين الكبير المصاحب لأكسدة التيتانيوم. وقد ابتكر هذه التقنية تشارلز إتش. مور الابن في شركة ناشيونال ليد (التي أصبحت لاحقًا إن إل إندستريز ) في ساوث أمبوي ، نيو جيرسي . وكانت شركتا ناشيونال ليد ويونيون كاربايد المنتجين الرئيسيين للروتيل الصناعي، وبلغ ذروة الإنتاج السنوي 750,000 قيراط (150 كجم). بعض الأسماء التجارية العديدة التي تُطلق على الروتيل الصناعي تشمل: أستريل ، دياموتيس ، جافا أو جافا جيم ، ميريديث ، ميريديس ، رينبو دايموند ، رينبو ماجيك دايموند ، روتانيا ، تيتانجيم ، تيتانيا ، وألتاميت . 

كان مصنع ناشيونال ليد أيضًا مركزًا لأبحاث تصنيع مركب تيتانيوم آخر، وهو تيتانات السترونتيوم ( SrTiO3 _، تاوسونيت نقي). أُجريت هذه الأبحاث خلال أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي على يد ليون ميركر ولانغتري إي . ليند، اللذين استخدما أيضًا تعديلًا ثلاثي المخاريط لعملية فيرنوي. عند طرحه تجاريًا في عام 1955، سرعان ما حلّ تيتانات السترونتيوم محل الروتيل الصناعي كأكثر بدائل الألماس شيوعًا. لم يكن ذلك بسبب حداثة تيتانات السترونتيوم فحسب، بل أيضًا بسبب خصائصه البصرية المتفوقة: فمعامل انكساره (2.41) قريب جدًا من معامل انكسار الألماس، بينما كان تشتته (0.19)، على الرغم من كونه مرتفعًا جدًا أيضًا، تحسنًا ملحوظًا مقارنةً بالتأثيرات البصرية المبهرة للروتيل الصناعي. كما استُخدمت مواد مُضافة لإضفاء مجموعة متنوعة من الألوان على تيتانات السترونتيوم الصناعي، بما في ذلك الأصفر والبرتقالي والأحمر والأزرق والأسود. المادة متجانسة الخواص مثل الماس، مما يعني عدم وجود ازدواجية مشتتة للأوجه كما هو الحال في الروتيل الصناعي.

العيب الرئيسي الوحيد لتيتانات السترونتيوم (باستثناء الاحتراق المفرط) هو هشاشته. فهو أكثر ليونة (صلابة 5.5) وأكثر هشاشة من الروتيل الصناعي، ولهذا السبب، كان يُدمج تيتانات السترونتيوم مع مواد أكثر متانة لصنع مركبات . كان أفضل بديل للروتيل في ذلك الوقت، وبلغ إنتاجه السنوي ذروته عند 1.5 مليون قيراط (300  كجم). بسبب براءات الاختراع ، كان الإنتاج الأمريكي بالكامل من نصيب شركة ناشيونال ليد، بينما أنتجت شركة ناكازومي اليابانية كميات كبيرة منه في الخارج . ومن الأسماء التجارية لتيتانات السترونتيوم : بريليانتي ، دياجيم ، ديامونتينا ، فابوليت ، ومارفيلايت .

منذ حوالي عام 1970، بدأ استبدال تيتانات السترونتيوم بفئة جديدة من بدائل الألماس: " العقيق الصناعي ". لا يُعدّ هذا النوع من العقيق عقيقًا حقيقيًا بالمعنى المعتاد، لأنه عبارة عن أكاسيد وليس سيليكات ، ولكنه يشترك مع العقيق الطبيعي في البنية البلورية (كلاهما مكعب الشكل _، وبالتالي متجانس الخواص ) والصيغة العامة _{A₃B₂C₃O₁₂ .} في حين أن C في العقيق الطبيعي هو دائمًا السيليكون ، وقد يكون A وB أحد العناصر الشائعة، _فإن معظم أنواع العقيق الصناعي تتكون من عناصر أرضية نادرة. وهي بدائل الألماس الوحيدة (باستثناء أحجار الراين) التي لا يوجد لها نظائر طبيعية معروفة: من الناحية الجيولوجية، يُفضل تسميتها "اصطناعية" بدلاً من "مصنّعة" ، لأن المصطلح الأخير مخصص للمواد المصنّعة التي يمكن العثور عليها أيضًا في الطبيعة.

على الرغم من نجاح إنتاج عدد من أنواع العقيق الاصطناعي، إلا أن نوعين فقط اكتسبا أهميةً كبيرةً كبدائل للألماس. كان أولهما عقيق الإيتريوم والألومنيوم ( YAG ؛ _{Y3Al5O12 ) في أواخر الستينيات} . وقد تم إنتاجه (ولا يزال) باستخدام عملية تشوخرالسكي، أو سحب البلورات، والتي تتضمن النمو من المصهور. _{تُستخدم} بوتقة من الإيريديوم محاطة بجو خامل ، حيث يُصهر أكسيد الإيتريوم وأكسيد الألومنيوم ويُخلطان معًا عند درجة حرارة مضبوطة بدقة تقارب 1980 درجة مئوية. تُثبّت بلورة بذرة صغيرة على قضيب، يُخفض فوق البوتقة حتى تلامس البلورة سطح الخليط المنصهر. تعمل بلورة البذرة كموقع للتنوي ؛ وتُحافظ على درجة الحرارة ثابتة عند نقطة يكون فيها سطح الخليط أقل بقليل من درجة الانصهار. يُدار القضيب ببطء وبشكل مستمر ثم يُسحب، فيتبلور الخليط المسحوب عند خروجه من البوتقة، مُشكلاً بلورة واحدة على شكل كرة أسطوانية. تتميز البلورة بنقاوة عالية للغاية، ويبلغ قطرها عادةً 5 سم ( بوصتين) وطولها 20 سم (8 بوصات)، وتزن 9000 قيراط (1.75 كجم).      

شكّلت صلابة YAG (8.25) وانعدام هشاشته تحسينات كبيرة مقارنةً بتيتانات السترونتيوم، وعلى الرغم من انخفاض معامل انكساره (1.83) وتشتته (0.028) نسبيًا، إلا أنهما كانا كافيين لمنح قطع YAG المصقولة بريقًا ملحوظًا ولمعانًا جيدًا (وإن كان أقل بكثير من بريق الماس). كما تم إنتاج عدد من الألوان المختلفة بإضافة مواد مُطعِّمة، بما في ذلك الأصفر والأحمر والأخضر الزاهي، الذي استُخدم لتقليد الزمرد . ومن بين كبار المنتجين: مصنع شيلبي للأحجار الكريمة في ميشيغان، وشركة ليتون سيستمز ، وشركة ألايد كيميكال ، وشركة رايثيون ، وشركة يونيون كاربايد؛ وبلغ الإنتاج العالمي السنوي ذروته عند 40 مليون قيراط (8000  كجم) في عام 1972، لكنه انخفض بشكل حاد بعد ذلك. وشملت الأسماء التجارية لـ YAG: ديامونير ، وديامونيك ، وجيمونير ، وريبليك ، وتراياموند .

في حين أن تشبع السوق كان أحد أسباب انخفاض مستويات إنتاج الياج، كان هناك سبب آخر يتمثل في طرح نوع آخر من العقيق الاصطناعي مؤخرًا، وهو عقيق الغادولينيوم الغاليوم (GGG؛ Gd3Ga5O12)، والذي يُعدّ بديلًا مهمًا للألماس _{. يُنتج} عقيق الغادولينيوم الغاليوم بطريقة _مشابهة إلى حد كبير لإنتاج الياج (ولكن بنقطة انصهار أقل تبلغ 1750 درجة مئوية)، ويتميز بمعامل انكسار (1.97) قريب من معامل انكسار الألماس، وتشتت (0.045) يكاد يكون مطابقًا له. كما يتميز عقيق الغادولينيوم الغاليوم بصلابته (صلابة 7) ومتانته الكافية ليكون حجرًا كريمًا فعالًا، إلا أن مكوناته كانت أغلى بكثير من مكونات الياج. ومما زاد الأمر تعقيدًا ميل عقيق الغادولينيوم الغاليوم إلى التحول إلى اللون البني الداكن عند تعرضه لأشعة الشمس أو أي مصدر آخر للأشعة فوق البنفسجية، ويعود ذلك إلى أن معظم أحجاره الكريمة كانت تُصنع من مواد غير نقية تُرفض للاستخدامات التقنية. تُعدّ الكثافة النوعية لـ GGG (7.02) الأعلى بين جميع بدائل الألماس، ومن بين أعلى الكثافات بين جميع الأحجار الكريمة، مما يُسهّل تمييز أحجار GGG غير المركبة بمقارنة أبعادها بأوزانها المتوقعة والفعلية. مقارنةً بأنواع الألماس السابقة، لم يُنتج GGG بكميات كبيرة، حتى أنه أصبح شبه منسيّ بحلول نهاية سبعينيات القرن العشرين. ومن الأسماء التجارية لـ GGG: ديامونيك 2 وجاليانت . 

هيمن الزركونيا المكعبة (ZrO₂ _؛ ثاني أكسيد الزركونيوم - لا يُخلط بينه وبين الزركون ، وهو سيليكات الزركونيوم ) بسرعة على سوق بدائل الألماس بعد طرحها في عام 1976، ولا تزال تُعدّ البديل الأكثر أهمية من الناحيتين الجيولوجية والاقتصادية. كان الزركونيا المكعبة تُصنّع منذ عام 1930، ولكن فقط في صورة خزفية . يتطلب نمو بلورات الزركونيا المكعبة أحادية البلورة نهجًا مختلفًا جذريًا عن تلك المستخدمة في البدائل السابقة، نظرًا لارتفاع درجة انصهار الزركونيا بشكل كبير (2750  درجة مئوية)، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام أي بوتقة. وقد تمثل الحل في استخدام شبكة من أنابيب النحاس المملوءة بالماء وملفات تسخين بالحث الراديوي ؛ حيث تُستخدم الأخيرة لتسخين مسحوق تغذية الزركونيا، بينما تُستخدم الأولى لتبريد السطح الخارجي والحفاظ على طبقة واقية لا يتجاوز سمكها 1 مليمتر. وهكذا تم تنمية الزركونيا المكعبة في بوتقة خاصة بها، وهي تقنية تسمى البوتقة الباردة (في إشارة إلى أنابيب التبريد) أو بوتقة الجمجمة (في إشارة إما إلى شكل البوتقة أو إلى البلورات التي نمت).

في ظل الضغط القياسي، يتبلور أكسيد الزركونيوم عادةً في النظام البلوري أحادي الميل بدلاً من النظام المكعب؛ ولنمو البلورات المكعبة، يجب استخدام مُثبِّت. عادةً ما يكون هذا المُثبِّت أكسيد الإيتريوم (III) أو أكسيد الكالسيوم . طُوِّرت تقنية بوتقة الجمجمة لأول مرة في فرنسا في ستينيات القرن العشرين ، ولكن أُتقنت في أوائل سبعينيات القرن العشرين على يد علماء سوفييت تحت إشراف ف. ف. أوسيكو في معهد ليبيديف للفيزياء في موسكو . وبحلول عام 1980، بلغ الإنتاج العالمي السنوي 50 مليون قيراط (10000  كيلوغرام).

تُعدّ الزركونيا المكعبة (CZ) أكثر بدائل الألماس شيوعًا نظرًا لصلابتها (8-8.5)، ومعامل انكسارها (2.15-2.18، متجانسة الخواص)، وتشتتها (0.058-0.066)، وانخفاض تكلفتها. مع ذلك، تتفاوت ثوابتها البصرية والفيزيائية تبعًا لاختلاف المواد المثبتة المستخدمة من قِبل المُصنِّعين. توجد تركيبات عديدة للزركونيا المكعبة المُثبَّتة، وتُغيِّر هذه الاختلافات خصائصها الفيزيائية والبصرية بشكل ملحوظ. ورغم أن التشابه البصري بين الزركونيا المكعبة والألماس كبير لدرجة قد تُضلِّل معظم من لا يتعاملون مع الألماس بانتظام، إلا أن الزركونيا المكعبة تُعطي عادةً بعض الدلائل على ذلك. على سبيل المثال: هي هشة نوعًا ما، وناعمة بما يكفي لتُخدش بعد الاستخدام العادي في صناعة المجوهرات؛ وعادةً ما تكون خالية من العيوب الداخلية وعديمة اللون تمامًا (بينما تحتوي معظم أنواع الألماس على بعض العيوب الداخلية ولون أصفر خفيف)؛ وكثافتها النوعية (5.6-6) عالية؛ وتفاعلها مع الأشعة فوق البنفسجية يُعطي لونًا بيجًا مميزًا. يستخدم معظم صائغي المجوهرات مسبارًا حراريًا لاختبار جميع الأحجار المشتبه في كونها زركونيا مكعبة، وهو اختبار يعتمد على الموصلية الحرارية الفائقة للألماس (الزركونيا المكعبة، مثل معظم بدائل الألماس الأخرى، عازلة للحرارة). تُصنع الزركونيا المكعبة بألوان مختلفة لتقليد الألماس الفاخر (مثل الأصفر إلى البني الذهبي، والبرتقالي، والأحمر إلى الوردي، والأخضر، والأسود المعتم)، لكن معظم هذه الألوان لا تُضاهي الألماس الحقيقي. يمكن طلاء الزركونيا المكعبة بالكربون الشبيه بالألماس لتحسين متانتها، ولكن سيظل المسبار الحراري قادرًا على كشفها كزركونيا مكعبة.

لم يكن للزركونيا المكعبة منافسة تُذكر حتى عام ١٩٩٨، حين طُرح المويسانيت ( كربيد السيليكون ). يتفوق المويسانيت على الزركونيا المكعبة في ثلاثة جوانب: صلابته (٨.٥-٩.٢٥)، وكثافته المنخفضة (٣.٢)، ومعامل انكساره البالغ ٢.٦٥، وهو الأعلى المعروف. تُنتج الصلابة أسطحًا حادة تُضاهي أحيانًا حدة الماس، بينما تجعل الكثافة المنخفضة المويسانيت المُصنّع أقل وضوحًا عند عدم تركيبه (مع أنه لا يزال متباينًا بما يكفي لتمييزه). مع ذلك، وعلى عكس الماس والزركونيا المكعبة، يتميز المويسانيت بانكسار ضوئي مزدوج قوي . يتجلى هذا في تأثير "الرؤية المشوشة" ​​نفسه الذي يُرى في الروتيل الصناعي، وإن كان بدرجة أقل. يُقطع المويسانيت بحيث يكون سطحه عموديًا على المحور البصري لإخفاء هذه الخاصية من الأعلى، ولكن عند النظر إليه تحت التكبير مع ميل طفيف، يظهر بوضوح تضاعف الأسطح (وأي شوائب).

تتميز الشوائب الموجودة في المويسانايت بخصائص فريدة: إذ تحتوي معظمها على أنابيب نمو دقيقة بيضاء شبه متوازية أو إبر موجهة عموديًا على سطح الحجر. من المحتمل أن تُشتبه هذه الأنابيب بثقوب الحفر بالليزر التي تُرى أحيانًا في الماس (انظر تحسين الماس )، ولكنها تظهر بشكل مزدوج واضح في المويسانايت بسبب انكسار الضوء المزدوج. ومثل الروتيل الصناعي، يعاني إنتاج المويسانايت الحالي من لون لا مفر منه حتى الآن، وهو عادةً ما يكون أخضر مائلًا للبني. كما تم إنتاج مجموعة محدودة من الألوان الفاخرة، وأكثرها شيوعًا الأزرق والأخضر.