بازآفرینی راز نوری جام باستانی لیکورگوس با مهندسی نانو و شیشه‌های دیسروئیک — Sculpture re-creates odd optical effects of famed Lycurgus Cup
خلاصه
دانشمندان دانشگاه شفیلد موفق شدند پس از قرن‌ها فرمول دقیق ساخت جام باستانی لیکورگوس را بازسازی کنند. این اثر باستانی که از شیشه دیسروئیک ساخته شده، با تغییر زاویه نور رنگ خود را از سبز به قرمز تغییر می‌دهد و نشان‌دهنده کاربرد پیشرفته نانوذرات طلا و نقره توسط صنعتگران رومی است.
جام لیکورگوس یکی از شاهکارهای شیشه‌گری باستانی است که قدمت آن به حدود سال ۴۰۰ میلادی بازمی‌گردد. ویژگی شگفت‌انگیز این اثر که از شیشه دیسروئیک (Dichroic) ساخته شده، تغییر رنگ آن بسته به نوع نورپردازی است؛ اگر از روبه‌رو به آن بتابانید سبز رنگ به نظر می‌رسد و با نورپردازی از پشت، رنگ آن به قرمز تیره تغییر می‌کند. این اثر قرن‌ها به عنوان یک معما برای دانشمندان باقی مانده بود.
ریشه‌های نانوفناوری در دنیای باستان
در سال ۲۰۰۷ میلادی، راز این تغییر رنگ کشف شد. دانشمندان دریافتند که رومی‌ها با اضافه کردن ذرات بسیار ریز طلا و نقره به ترکیب شیشه، ناخودآگاه از نانوذرات استفاده کرده‌اند. این نانوذرات نحوه ارتعاش الکترون‌ها در پاسخ به نور را تغییر می‌دهند. وقتی نور به این ذرات برخورد می‌کند، با توجه به زاویه دید ناظر، طول موج‌های مختلفی بازتاب داده می‌شوند.
این پدیده از نظر فیزیکی شباهت زیادی به نحوه ایجاد رنگ‌هایین در طبیعت دارد که در بال پروانه‌ها یا اوپال دیده می‌شود و حتی در داگرئوتیپ‌های قرن نوزدهمی نیز با سازوکاری مشابه دیده شده بود. تفاوت اصلی در این است که در جام لیکورگوس، نانوذرات درون ساختار شیشه تعبیه شده‌اند، نه روی سطح آن.
چالش‌های بازآفرینی فرمول باستانی
اگرچه در سال ۲۰۲۰ محققان هلندی توانسته بودند اثر مشابهی را در یک ماده نانوکامپوزیت قابل پرینت سه‌بعدی ایجاد کنند، اما دستابی به یک دستورالعمل پایدار و قابل تکرار برای ساخت شیشه واقعی همچنان دشوار بود. محققان دانشگاه شفیلد، «لیزا هلندز» و «کارولین جکسون» (متخصص شیشه‌های رومی)، با آزمایش کوره‌ها، مواد اولیه و سطوح مختلف اکسیژن توانستند این فرمول را کشف کنند.
فرآیند آزمایش شامل نکات فنی زیر بود:
- کنترل دقیق میزان اکسیژن و دمای کوره
- استفاده از ترکیبات معدنی سنتی همراه با درک مدرن از فیزیک نور
- دستیابی به توزیع ابعادی مناسب از نانوذرات طلا و نقره در ماتریس شیشه
ساخت مجسمه مدرن
پس از موفقیت در ساخت این شیشه، از هنرمند معروف شیشه‌گر، «الیوت واکر»، دعوت شد تا یک مجسمه معاصر با استفاده از این ماده بسازد. این اثر ترکیبی از داستان کلاسیک لیکورگوس و المان‌های بصری مدرن است و قرار است در موزه شیشه ترنر به نمایش درآید.
چرا این موضوع برای مهندسان اهمیت دارد؟
این پروژه فراتر از یک بازسازی تاریخی است. درک نحوه تعامل نور با نانوذرات جاسازی‌شده در مواد، کاربردهای فراوانی در مهندسی مواد پیشرفته، ساخت مواد فوتونیک پایدار و فناوری‌های نوری نوین دارد. این دستاورد نشان می‌دهد که چگونه فناوری‌های مقیاس نانو قرن‌ها پیش و بدون داشتن ابزارهای مدرن، به طور تجربی کشف و به کار گرفته شده‌اند.
این مطلب به‌صورت کاملاً خودکار و با هوش مصنوعی از مقالهٔ اصلی و بحث هکرنیوز تهیه شده و ممکن است خطا داشته باشد. حقوق مطلب اصلی متعلق به نویسندهٔ آن است. قوانین و گزارش مشکل