نانوتکنولوژی روم باستان این جام را تغییر رنگ داد. دانشمندان بالاخره فرمول را شکستند

سال‌هاست که جام لیکورگوس مورخان هنر، شیشه‌سازان و دانشمندان را مجذوب خود کرده است. بدنه شیشه‌ای فنجان قفس رومی که در قرن چهارم ساخته شد، تحت نور پس‌زمینه از سبز یشمی به قرمز یاقوتی تبدیل می‌شود - اثری که دانشمندان مدرن تاکنون برای بازتولید صحیح آن تلاش می‌کردند.

در اطلاعیه اخیر، دانشگاه شفیلد در بریتانیا گزارش داد که کارشناسان آن با موفقیت از اثر نوری مشاهده شده در جام لیکورگوس تقلید کرده اند. برای زمینه، فنجان از شیشه دو رنگ ساخته شده است، ماده ای که بسته به زاویه دید، رنگ را تغییر می دهد. تحقیقات انجام شده در اواسط قرن بیستم نشان داد که نانوذرات ریز طلا و نقره - کوچکتر از طول موج نور - در تغییر رنگ منحصر به فرد نقش داشته اند.

با این حال، تیمی به رهبری لیزا هالندز، متخصص فنی شیشه در سرامیک در شفیلد، اولین کسی است که عملا یک دستور العمل کارآمد و قابل تکرار را در دوران مدرن نشان می دهد.

هالندز به Gizmodo گفت: "من این چالش را پذیرفتم که می دانستم ممکن است کارساز نباشد، زیرا می دانستم که به سادگی قرار دادن نانوذرات از قفسه در یک لیوان نیست." او افزود که این پروژه به عنوان یک درخواست از تیم فوتونیک دانشگاه برای اطلاع رسانی عمومی آغاز شد، اما به یک "پروژه تحقیقاتی کوچک" با پیامدهای جذاب برای علم تبدیل شد.

طبق گفته موزه شیشه کورنینگ، فنجان های قفس "از جمله نادرترین نمونه های شیشه های لوکس رومی هستند." مطمئنا - برای قدردانی از تسلط لازم برای ساختن یک "قفس" مزین بر روی یک فنجان شیشه ای، لازم نیست یک شیشه ساز حرفه ای باشید. اما هالندز توضیح داد، اما جام لیکورگوس از این جهت که طراحی قفس آن فیگوراتیو است تا هندسی، نادرتر است.

اکثر فنجان های قفس شناخته شده دارای پوسته هایی با طرح های هندسی دایره ای هستند. از سوی دیگر، جام لیکورگوس، صحنه ای گرافیکی از شکنجه پادشاه لیکورگوس تراکیه توسط خدای یونانی دیونیسوس و نگهبانانش را به تصویر می کشد. به گفته هالندز، کار علمی قبلی از تراشه‌های کوچک شیشه استفاده کرده است و شواهدی از نانوذرات لایه‌ای طلا و نقره، حدود 3 قسمت طلا تا 7 قسمت نقره، اما نه ذرات طلا و نقره مجزا پیدا کرده است.

او افزود: «این بررسی نشان داد که این ذرات معمولا 50 تا 80 [نانومتر] با یک هسته نقره و یک پوسته طلا داشتند - آنها همچنین حاوی مقداری مس بودند. اگرچه تکه‌هایی از فنجان مشخص شده است، اما تلاش‌های محدودی برای ذوب موفقیت‌آمیز و تکرارپذیر شیشه صورت گرفته است که نتایج مشابهی به خود فنجان داده است.

اما این نانوذرات ریز تفاوت زیادی ایجاد می کنند. به گفته هالندز، نوری که از سطح شیشه منعکس می‌شود توسط نانوذرات پراکنده می‌شود و شیشه از محتوای آهن و تابش نور در جهات مختلف مات و سبز رنگ به نظر می‌رسد. او ادامه داد: وقتی نور از شیشه عبور می کند، همه چیز کمی پیچیده تر می شود.

هالندز توضیح داد: «از آنجایی که نانوذرات بسیار کوچک‌تر از طول موج نور هستند، امواج نور می‌توانند بر الکترون‌های بیرونی اتم‌های ذرات تأثیر بگذارند و باعث ارتعاش آن‌ها شوند».

او افزود: «طول موج‌های مختلف بسته به شکل، اندازه و ترکیب ذرات بر این الکترون‌های بیرونی تأثیر می‌گذارند، و برخی از آنها باعث طنین‌اندازی الکترون‌ها می‌شوند که سپس آن رنگ را مسدود می‌کند.»

این مکانیزم پشت ماکت تیم است که ذرات آلیاژ نقره و طلا آن تاثیری بر مسدود کردن آبی و سبز دارند و به قرمز و نارنجی اجازه عبور می دهند. تیم هلندز به جای جستجوی جایگزین های مدرن، سعی کرد مواد خامی را شبیه سازی کند که صنعتگران رومی قرن چهارم به آن دسترسی داشتند.

به عنوان مثال، ذوب شیشه - ماده ای که از نظر شیمیایی در حالت مذاب خود بسیار پیچیده است - در یک کوره گازسوز نتایج بسیار بهتری نسبت به کوره های گرم شده با الکتریکی دارد. او افزود که تیم برای بدست آوردن یک نمونه قابل ریختن، به دمای بالاتری نسبت به دمای قابل دستیابی رومی ها نیاز داشت، اما تیم راه های خلاقانه ای برای مقابله با این اثرات پیدا کرد.

هالندز گفت: "نکته شگفت انگیز در مورد این فرمول این است که شیشه به خود ضربه می زند." [ما] بدون نیاز به انجام عملیات حرارتی پیچیده برای رشد کریستال‌ها به اندازه مناسب، این اثر را دریافت می‌کنیم – آنها به سادگی با بازپخت برای کاهش استرس تولید می‌شوند.»

تیم هالندز موفق شد این کار را با حداقل بودجه تنها در چهار ماه انجام دهد. اما او احساس می‌کرد که محصول او – که قبلا چشمگیر بود، می‌تواند بهتر باشد، که منجر به تولید یک لیوان کافی برای بازسازی مدرن جام لیکورگوس شد. اگر از طرفداران Blown Away (من هستم) نتفلیکس هستید، خوشحال خواهید شد که بدانید الیوت واکر، برنده فصل 2، هنرمندی بود که این کار را انجام داد. این قطعه در جشنواره ذهن شفیلد عرضه خواهد شد و پس از آن به مجموعه دائمی موزه شیشه ترنر دانشگاه خواهد پیوست.

هالندز گفت: "من هنوز در حال تحقیق هستم و با کار با دانشمندان در جهان گسترده تر، امیدوارم بفهمم که واقعا چقدر به بازتولید رنگ نزدیک هستم تا بتوانیم دستور العمل را بیشتر اصلاح کنیم." این نشان می‌دهد که کارکنان فنی در دانشگاه‌ها می‌توانند در صورت داشتن فضا، زمان و حمایت، چیزهای شگفت‌انگیزی تولید کنند.»