Фабрика открылась в мае 1754 года. Она состояла из деревянной лаборатории с восемью печами, предназначенными «для откалки деревянной посуды, для кругления бисеру, для делания пронизок и для тянутья материи на мозаику», собственно мозаичной мастерской (состоящей из пяти комнат), плотины с мельницей и служебных построек (слобода для фабричных людей, кузница, «дом для приезду»). Всего на фабрике работало 16 квалифицированных рабочих и 15–20 человек «для грубых работ».

За двенадцать лет ломоносовская фабрика выполнила пятнадцать работ — девять портретов (два Петра I, два Елизаветы Петровны, Петра III, его матери Анны Петровны, Екатерины II, Г. Г. Орлова и П. И. Шувалова), две иконы Богоматери, «нерукотворный Спас», «Александр Невский», «Апостол Петр» и композицию «Полтавская баталия». Ломоносовские смальты отличаются по характеру от итальянских; манера набора тоже не похожа была на принятую в Италии XVIII века: Ломоносов стремился не имитировать живопись, а, напротив, подчеркивать своеобразие мозаики как вида искусства. Сочетание крупных декоративных красочных пятен, набранных крупными смальтами, в самом деле, создает впечатление смелости и монументальности, напоминая древние шедевры Константинополя и Равенны. Но мы не знаем, входил ли этот эффект в намерения мозаичистов. Возможно, Ломоносов и его мастера просто были недостаточно искусны поначалу? Во всяком случае, современниками это воспринималось именно так. Штелин, который был постоянным сотрудником и советником Ломоносова в ходе мозаичных работ, вспоминал, как он, когда Ломоносов показывал в начале 1753 года первый портрет Петра I графу Разумовскому, «отвел графа на 10 шагов назад и сказал Ломоносову, что он никому этой вещи не должен показывать ближе — так заметны были светлые заполненные замазкой швы между кусочками смальты, они отчетливо были видны даже за шесть шагов». С годами, особенно в портретных работах, ломоносовские мозаичисты все чаще обращаются к миниатюрной технике, пользуясь не колотой, а тянутой, набранной «ленточками» смальтой. Однако мастерство Матвея Васильева и его товарищей часто обесценивалось невзыскательностью при выборе живописного оригинала. Особенно печально сказалось это в «Полтавской баталии».

В 1758 году Ломоносов выступил со смелым проектом: он предложил украсить мозаичными панно Петропавловский собор. Дело в том, что собор сильно пострадал двумя годами раньше во время грозы, обрушившей его первоначальный шпиль, и нуждался в реставрации. Ломоносов предлагал воспользоваться этим для реконструкции внутреннего убранства постройки Трезини.

Проект включал тридцать четыре огромных «картины»: нижняя изображала эпизод из жизни императора, верхняя, над ней расположенная, — параллельный сюжет из Библии.

«Начатие службы великого государя, где представить его как двенадцатилетнего младенца в солдатском простом мундире с ружьем между рядовыми солдатами: перед ним брат его, государь царь Иоанн Алексеевич и родительница государева с фамилиею и с патриархом уговаривают его, чтобы он в чертоги свои возвратился и берег бы своего здоровья; он представляет, что должность его так требует. Наверху история, как Христос Петра и прочих апостолов учит смирению. В разделении надпись: Кто хощет быть из вас болий, да будет всем слуга».

И так далее. Над «историей начинающегося флота» — Христос, ходящий по морю, «аки по суше». Связь между нижним и верхним панно не всегда столь очевидна: зачастую перед нами прихотливые ассоциации, рожденные в сознании барочного ритора и поэта.

«Зачатие и строение Санкт-Петербурга, Кронштадта и Петергофа. Наверху — разговор Петров после преображения со Христом. В разделении: Господи, сотворим здесь три сени — Тебе, Моисею и Илие. Внизу — лапидарным стилем сень Христова, то есть помазанникова столица Санкт-Петербург, сень морепроходца Моисея — Кранштат; сень отшельника — Илии — Петергоф».

Кроме парных панно, предлагалось выполнить меньшие по размеру мозаики аллегорического характера, изображающие Славу, Вечность, Правду и т. д. Между ними Ломоносов задумал поместить серебряные статуи тоже аллегорического характера. Но это было лишь приложение к главному — композициям из цветного стекла.

О реакции профессоров на это предложение Штелин говорит кратко: «Никто не отважился что-либо сказать во избежание ссоры, но лишь только изобретатель вышел — поднялся общий хохот и оханье».

Проект был внесен Шуваловым в Сенат и, конечно, одобрен (с фаворитом спорить не решались, хотя идея украсить главный собор страны «стекляшками», конечно, веселила сенаторов не меньше, чем академиков). Работы начались, однако, лишь два года спустя.

Ломоносов задумал свой проект как писатель, а не как художник. В его сознании не возникало цельной визуальной картины: он мыслил сюжетно. На самом деле трудно представить себе, как выглядел бы собор, украшенный мозаиками. Но то, что в состоянии сконструировать наше воображение, оказывается подозрительно близким к явлению, которое в XX веке назовут китчем. И, к сожалению, мозаика «Полтавская баталия», которую мы видим ныне на лестнице здания Академии наук в Петербурге, не опровергает этого представления.

Эскиз был заказан Бухгольцу, «городскому живописцу» и портретисту, не имевшему опыта исторической живописи. В помощь ему были направлены ученики Рисовальной школы. Эскиз, созданный этим коллективом, был довольно халтурным. Вялая композиция, аляповатый колорит — не говоря уж о совершенно непропорциональном коне-мутанте, на котором восседает царь. Штелин «по чести просил его (Ломоносова) не начинать мозаики с этой жалкой картины», обещая пригласить хорошего художника из Италии. Придворные живописцы-декораторы, итальянцы Джузеппе Валериани и Стефано Торелли, оба европейские известные мастера, — не скрывали своего отношения к эскизу Бухгольца и удивлялись сумасшедшему профессору, который «хочет делать мозаику с эдакого дерьма». Но Ломоносов торопился и экономил отпущенные деньги. Он знал от Шувалова то, чего, возможно, не знали доподлинно другие: Елизавете оставалось жить считаные месяцы, а вкусы ее наследника не поддавались предсказанию.

Художники и наборщики мозаики (два мастера, два ученика и пять крестьян из Усть-Рудицы) были переведены в Петербург, в ломоносовскую усадьбу на Мойке. Во дворе, рядом с химической лабораторией, была оборудована и мозаичная мастерская. Хозяин дома теперь часто болел, и ему трудно было постоянно ездить в Усть-Рудицы. Там оставалась лаборатория по изготовлению смальт, которой ведал Иоганн (Иван Андреевич) Цильх, ломоносовский шурин. По свидетельству Ломоносова, Цильх «дошел в своем искусстве столь довольного совершенства, что никто в Европе лучших успехов показать не может». Сам ученый в последние три года жизни в производство стекол «головой не вступался, а производил все оный мой шурин».

К июню 1764 года огромная картина (две сажени высотой и две с половиной в длину) была, наконец, закончена. Престол давно занимала Екатерина. Вместе со всеми сенаторами она осматривала «Полтавскую баталию» в ломоносовской мастерской и вроде бы осталась довольна. Как добавляет Штелин: «Месяца за два до смерти Ломоносова я повез посмотреть эту вещь министра римского императора — князя Лобковича. Ломоносов, у которого были опухшие ноги, велел принести себя в креслах и был вне себя от радости, когда князь Лобкович его заверил, что заплатил в Риме 20 000 скудо за две мозаики, из которых каждая была в половину этой.