Кубок
Ликурга - один из самых захватывающих артефактов древности. Есть
много различных структур и артефактов из древнего мира, которые
удивляют современных людей своей изысканностью. То, как люди,
которым явно не хватало нашего современного понимания науки, создали
такие вещи, как Стоунхендж или пирамиды, кажется удивительным и
загадочным.
Эти моменты изумления чудесами древнего творчества и техники не
ограничиваются большими предметами; Есть вещи поменьше, которые так
же удивительны. Одной из таких мелочей является римский артефакт
4-го века нашей эры, известный как Кубок Ликургуса.
Чаша -
это стеклянная чашка, но то, что делает ее настоящим чудом, это то,
что она выглядит нефритово-зеленой при освещении спереди, но если
она освещена сзади, она выглядит кроваво-красной. Как это возможно?
Чаша была создана с использованием самого раннего известного примера
прикладной нанотехнологии.
Кубок Ликурга изготовлен из
дихроичного стекла (буквально, двухцветного). В случае с чашкой
расплавленное стекло было пропитано крошечными частицами серебра и
золота, из-за которых стекло выглядит как разные цвета, когда свет
попадает на кусочки металла внутри стекла.
Согласно статье в Смитсоновском журнале, частицы в стекле измельчались до диаметра всего около 50 нанометров. Чтобы дать представление о том, насколько маленькими они были, частицы были размером менее одной тысячной размера зерна поваренной соли. То, что создатели кубка так точно справились с эффектом, не может не удивить.
Самый
простой способ объяснить, как работает этот эффект, состоит в том,
что когда свет попадает на металлические частицы в стекле, их
электроны вибрируют по-разному. Эти вибрации лишь частично отражают
проходящий через него свет, создавая двухцветный эффект. Ганг Логан
Лю, инженер из Университета Иллинойса в Шампейн-Урбане, предположил,
что тип жидкости, которая находилась в чаше, также может влиять на
вибрации электронов, влияя, таким образом, на воспринимаемый цвет
чашки.
Исследователи хотели проверить эту идею, но не смогли на самом деле использовать саму чашку, поэтому они создали тестовую среду, поместив миллиарды крошечных лунок в пластиковый лист и наполнив их наночастицами серебра из золота. Затем они заполнили лунки рядом различных жидкостей, чтобы увидеть, какое влияние они оказали на цвет лунок.
Они заметили, что жидкости действительно влияют на цвет. Например,
вода создала светло-зеленый цвет, а масло - красный. Надежда состоит
в том, что могут быть практические применения, которые шире, чем
простое украшение для технологий этого типа.
Созданная ими
модель оказалась на 100% более чувствительной, чем современные
датчики, к изменениям количества соли в растворах, что может
оказаться полезным в будущем для обнаружения патогенных
микроорганизмов или для предотвращения попадания опасных жидкостей
на самолеты потенциальными террористами.
Нанотехнологии,
использованные при создании кубка, были заброшены на протяжении
более полутора тысячелетий и не использовались до 1980-х годов, в
основном из-за того, что инструменты, необходимые для работы с
технологиями, еще не существовали. НАСА начало работать с дихроичным
стеклом в 50-х и 60-х годах, но они создали его с помощью процесса,
включающего испарение различных металлов в вакуумной камере и
нанесение полученных наночастиц непосредственно на поверхность
стекла в виде тонкой пленки.
Покрытие видно для человеческого глаза, но полученное стекло может помочь защитить от нефильтрованного излучения солнца, которому подвергаются астронавты и их корабли. Сегодня дихроичное стекло широко распространено в декоративно-прикладном искусстве, особенно в таких вещах, как художественное стекло, создание оптических фильтров и ювелирных изделий, хотя процесс его создания все еще сильно отличается от методов, использованных для создания Кубка Ликурга.