प्राचीन रोमन ग्लास में समय के साथ फोटोनिक क्रिस्टल बने - फिजिक्स वर्ल्ड

इटली और अमेरिका के शोधकर्ताओं का कहना है कि प्राचीन रोमन कांच के टुकड़े पर एक विशिष्ट इंद्रधनुषी पेटिना एक फोटोनिक क्रिस्टल संरचना से उत्पन्न होती है जो समय के साथ सामग्री के भीतर स्वाभाविक रूप से बनती है। असामान्य क्रिस्टल में उच्च और निम्न-घनत्व वाली सिलिका परतों की बारी-बारी से परतें होती हैं जो ब्रैग स्टैक के नाम से जाने जाने वाले परावर्तकों से मिलती जुलती हैं, और उनकी उपस्थिति टुकड़े की सतह को सोने के दर्पण की तरह चमकाती है। प्राचीन कांच की नैनोस्केल विशेषताओं को उजागर करने के साथ-साथ, यह खोज प्राकृतिक रूप से नैनोफैब्रिकेटेड जटिल फोटोनिक वास्तुकला का एक उदाहरण है - कुछ ऐसा जो कृत्रिम रूप से उम्र बढ़ने के द्वारा विभिन्न ग्लास रचनाओं के उत्पादन के लिए नई रणनीतियों को प्रेरित कर सकता है।

प्राचीन कांच की कलाकृतियों में अक्सर इंद्रधनुषी पेटिना होते हैं जो जंग लगने से धीरे-धीरे बनते हैं। इस प्राकृतिक प्रक्रिया में कांच में मौजूद सिलिका कण बार-बार घुलते और बाहर निकलते रहते हैं। पेटिना की अंतिम संरचना और संरचना दो कारकों पर निर्भर करती है: ग्लास में मूल घटकों और पानी से भरी मिट्टी में रसायनों और पानी के पीएच के बीच प्रतिक्रियाएं। ये प्रतिक्रियाएं कांच को नैनोमीटर से माइक्रोन-मोटी परतों या लैमेला में पुनर्गठित करती हैं, जो नियमित रूप से वैकल्पिक पैकिंग घनत्व के साथ नैनोकणों द्वारा बनाई जाती हैं। ये लैमेला ही हैं जो पेटिना को चमक देते हैं।

उनके अध्ययन में, गिउलिया गाइडेटी टफ्ट्स विश्वविद्यालय के सिल्कलैब और रोबर्टा ज़ानिनी और गिउलिया फ्रांसेचिन पर इतालवी प्रौद्योगिकी संस्थान का सांस्कृतिक विरासत प्रौद्योगिकी केंद्र (सीसीएचटी) प्राचीन शहर एक्विलेया के पास से बरामद रोमन कांच के एक टुकड़े का विश्लेषण करने का निर्णय लिया, जो वेनिस से लगभग 100 किमी उत्तर पूर्व में है। लेज़र एब्लेशन मास स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके प्राप्त रासायनिक विश्लेषणों के लिए धन्यवाद, उन्होंने पुष्टि की कि ग्लास सिलिका-सोडा-लाइम (जो रोमन साम्राज्य में उत्पादित ग्लास की खासियत है) से बना था और नमूने का दिनांक पहली शताब्दी ईसा पूर्व और पहली शताब्दी ईस्वी के बीच का था। . फिर उन्होंने मिलीमीटर-मोटी पेटिना की संरचना को चिह्नित करने के लिए ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया और पाया कि यह चमकीला चमकता है और तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला पर प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है।

उच्च-परावर्तन ब्रैग स्टैक

शोधकर्ताओं का कहना है कि ये गुण पेटिना में उच्च क्रम वाले नैनोस्ट्रक्चर्ड डोमेन के ढेर से आते हैं जो व्यक्तिगत रूप से उच्च-परावर्तन ब्रैग स्टैक की तरह व्यवहार करते हैं। इन डोमेन के सामूहिक व्यवहार से पता चलता है कि मूल रूप से अनाकार सामग्री दीर्घकालिक संक्षारण प्रक्रियाओं और ग्लास में सिलिका नैनोकणों की स्व-संयोजन के माध्यम से सुव्यवस्थित फोटोनिक क्रिस्टल में बदल गई है। दरअसल, पेटिना के अलावा, कांच का अधिकांश हिस्सा अपने मूल रूप में रहता है और गहरे हरे रंग का होता है।

"यह उल्लेखनीय है कि इस तरह का एक परिष्कृत नैनोस्ट्रक्चर, जिसे फोटोनिक्स शोधकर्ताओं और इंजीनियरों ने साफ कमरों में बनाने में बहुत समय और प्रयास खर्च किया है, हजारों वर्षों तक मिट्टी में दबे रहने के कारण बना है," कहते हैं। फिओरेंजो ओमेनेटो, एक बायोमैकेनिकल इंजीनियर और प्रमुख सिल्कलैब. "वैज्ञानिक रूप से कहें तो, संक्षारण की यह प्रक्रिया 'संरचनात्मक रंगों' और दर्पणों को विकसित करने के लिए एक अलग दृष्टिकोण के लिए एक प्रेरणा हो सकती है, बशर्ते कि ग्लास परिवर्तन में काफी तेजी आई हो।"

क्या हम शीशे के युग में जी रहे हैं?

हालाँकि, सबसे बढ़कर, उन्होंने “ऐसी अप्रत्याशित खोज करने की खुशी” पर प्रकाश डाला। यह नमूना वस्तुतः एक शेल्फ पर चमक रहा था, और जैसे ही हम आगे बढ़े, इसने हमारा ध्यान आकर्षित किया।

शोधकर्ता, जो अपने काम की रिपोर्ट करते हैं PNAS, अब समान विशेषताओं वाली अन्य प्राचीन कांच की कलाकृतियों की पहचान करने पर काम कर रहे हैं। सीसीएचटी निदेशक ने कहा, "हालांकि प्राचीन कांच पर इंद्रधनुषी पेटिना अपेक्षाकृत आम हैं, यह विशेष टुकड़ा, जिसे फोटोनिक क्रिस्टल के रूप में जाना जाता है, एक अनोखा मामला प्रस्तुत करता है।" एराडने ट्रैविग्लिया बताता है भौतिकी की दुनिया. "हमारा उद्देश्य इस घटना का और अध्ययन करना और उन पर्यावरणीय स्थितियों को समझना है जो इसकी घटना को सुविधाजनक बनाती हैं।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/photonic-crystals-formed-over-time-in-ancient-roman-glass/