Aveva anche notato che in un recipiente sigillato di vetro contenente una soluzione alcalina e riscaldato per alcuni giorni per delle prove , nella parte meno calda si erano formati dei piccolissimi cristallini di quarzo; giunse alla conclusione di sperimentare su questo minerale utilizzando una soluzione di silicato di sodio al 2%, arricchendo il miscuglio solvente con i sali che si trovavano normalmente nelle acque "juvanili" naturali.

Notò anche che la composizione delle acque calde emesse dai "Geiser " erano ricche di silice .Dopo tutte queste considerazioni decise di fare i primi esperimenti di crescita su lamine di quarzo tagliate parallele all'asse "C" a cui aveva dato la forma di un ventaglio.In queste lamine erano stati praticati dei tagli a raggiera per verificare il comportamento nelle varie direzioni cristallografiche.

Stabilì così che : "..nel quarzo si hanno due direzioni : l'una di minimo accrescimento normalmente all'asse di allungamento , l'altra di massimo accrescimento parallela a tale asse...".
Successivamente sperimentò con successo un apparecchio di sua progettazione per la crescita cristallina fatta sviluppare su sezioni di cristallo trasversali all'asse maggiore

Era praticamente un'autoclave di tipo moderno riscaldata da una parte e raffreddata dall'altra ,al fine di provocare la ricristallizzazione di frammenti di quarzo immersi in una soluzione mineralizzatrice a base di silicato di sodio . Per questi esperimenti dilatò i tempi di trattamento ; ebbe la costanza di tenere l'autoclave riscaldata per sei mesi con la fiamma del gas senza interrompere il processo .
Ottenne brillanti risultati che divulgò con articoli e fotografie esplicative su riviste scientifiche .Purtroppo i tempi delle sue scoperte erano prematuri e tutto finì nel dimenticatoio per almeno quaranta anni .Durante la seconda guerra mondiale per cercare di sopperire alla scarsità di quarzo naturale necessario per il conflitto vennero ripresi gli studi per la sintesi .

Solo negli anni '50 si giunse ai primi risultati di uso industriale .La silice è separabile dalle soluzioni che la contengono sia in forma anidra (Si O2) sotto forma di quarzo,sia in forma idrata (Si O2 + H2O = H2Si O3) come gel di silice o acido silicico . La forma anidra (quarzo) cristallizza solo a temperature superiori ai 150°C circa , infatti se le temperature diminuiscono si separano patine silicee amorfe (idrate)di opale ialite .

Le soluzioni alcaline (meglio se arricchite di sale , prevalentemente cloruro di sodio ) permettono a parità di temperatura una solubilizzazione di maggiori quantità di silice. La solubilità aumenta con la temperatura ed il massimo di solubilità si ha intorno ai pH 9-10 (piacca alcalino).

La sintesi moderna utilizza soluzioni molari di Na OH (40 g di soda caustica per litro di soluzione ): inizialmente si ottiene la solubilizzazione di una parte del quarzo formando silicati di sodio. Lo Spezia nei suoi esperimenti aveva effettivamente usato il silicato di sodio .

Cristallo interamente creato per sintesi , la lamina di accrescimento bleu , è sicuramente anch'essa sintetica. Russia mm 23

Disegno schematico di una tavoletta sintetica monocristallina ottenuta con una lamina seme di notevole superficie . Si osservano le facce corrispondenti completate. Le facce pinacoidali e la falsa non sono complete. E' visibile la direzione dell'asse"C". Per una foto della tavoletta reale (azzurra) cliccare il disegno

Le modifiche moderne apportate hanno permesso di accelerare la crescita dei cristalli utilizzati in molti campi dell'industria . ( andare a SOMMARIO - STORIA per esempi sull'utilizzo). I parametri di temperatura oggi utilizzati (suggeriti dall'esperienza) sono fissati intorno ai 400°C nella zona di dissoluzione dei frammenti cristallini usati come nutrienti e di 360°C nella zona di cristallizzazione .

La differenza di temperatura creata all'interno del recipiente provoca dei movimenti di tipo convettivo , questi fluidi in movimento trasportano il materiale solubilizzato che cristallizza sui semi facendoli accresce di circa un millimetro al giorno. Si potrebbe velocizzare il processo anche di dieci volte ,ma si perderebbero le caratteristiche elettriche necessarie all'utilizzo.

Come semi sono utilizzate solitamente lamine tagliate trasversalmente all'asse "C", posizionate sospese nel liquido nella parte alta dell'autoclave . La pressione è dovuta alla quantità di liquido contenuto nel recipiente riscaldato, stabilito all'ottanta per cento del volume totale . La pressione ottenuta è di circa 1500 bars.