Cristale fotonice s-au format de-a lungul timpului în sticla romană antică – Physics World

A distinctive iridescent patina on an ancient Roman glass fragment stems from a photonic crystal structure that formed naturally within the material over time, say researchers in Italy and the US. The unusual crystal contains alternating layers of high- and low-density silica layers that resemble reflectors known as Bragg stacks, and their presence makes the fragment’s surface shine like a gold mirror. As well as revealing the nanoscale characteristics of ancient glass, the discovery is an example of naturally-nanofabricated complex photonic architecture – something that could inspire new strategies for producing different glass compositions by artificially aging them.

Artefactele antice din sticlă au adesea patine irizate care se formează treptat prin coroziune. Acest proces natural implică dizolvarea și reprecipitarea în mod repetat a particulelor de silice din sticlă. Compoziția și structura finală a patinei depind de doi factori: reacțiile dintre constituenții inițiali din sticlă și substanțele chimice din solul încărcat cu apă și pH-ul apei. Aceste reacții restructurează sticla în straturi groase de la nanometri până la microni, sau lamele, care sunt formate din nanoparticule cu o densitate de împachetare alternantă în mod regulat. Aceste lamele sunt cele care dau patinei strălucirea.

În studiul lor, Giulia Guidetti de la Universitatea Tufts Silklab și Roberta Zanini și Giulia Franceschin de la Centrul pentru Tehnologia Patrimoniului Cultural al Institutului Italian de Tehnologie (CCHT) a ales să analizeze un fragment de sticlă romană recuperat în apropierea orașului antic Aquileia, care se află la aproximativ 100 km nord-est de Veneția. Datorită analizelor chimice obținute prin spectroscopie de masă cu ablație cu laser, ei au confirmat că sticla a fost făcută din silice-calcar (care este tipic pentru sticla produsă în Imperiul Roman) și a datat proba între secolul I î.Hr. și secolul I d.Hr. . Apoi au folosit microscopia optică și electronică pentru a caracteriza compoziția patinei cu grosimea milimetrică și au descoperit că strălucește puternic și reflectă lumina pe o gamă largă de lungimi de undă.

Stive Bragg de înaltă reflexie

Cercetătorii spun că aceste proprietăți provin din stive de domenii nanostructurate foarte ordonate din patina care se comportă individual ca stive Bragg de înaltă reflectivitate. Comportamentul colectiv al acestor domenii implică faptul că materialul inițial amorf s-a transformat în cristale fotonice bine organizate prin procese de coroziune pe termen lung și auto-asamblare a nanoparticulelor de silice din sticlă. Într-adevăr, în afară de patină, cea mai mare parte a sticlei rămâne în forma sa originală și este de culoare verde închis.

„Este remarcabil faptul că o nanostructură atât de sofisticată, ceva pe care cercetătorii și inginerii fotonici îi petrec mult timp și efort producând în camere curate, s-a format prin faptul că a fost îngropată în sol timp de mii de ani”, spune. Fiorenzo Omenetto, inginer biomecanic și șef al Silklab. „Din punct de vedere științific, acest proces de coroziune poate fi o inspirație pentru o abordare diferită de a crește „culori structurale” și oglinzi, cu condiția ca transformarea sticlei să fie accelerată semnificativ, desigur.”

Trăim în epoca sticlei?

Mai presus de toate, însă, evidențiază „bucuria de a face o descoperire atât de neașteptată. Această probă strălucea literalmente pe un raft și ne-a atras atenția când am trecut pe lângă.”

Cercetătorii, care își raportează munca în PNAS, lucrează acum la identificarea altor artefacte antice din sticlă cu caracteristici similare. „În timp ce patinele irizate pe sticla antică sunt relativ comune, acest fragment special, caracterizat ca un cristal fotonic, prezintă un caz unic”, directorul CCHT. Ariadne Traviglia spune Lumea fizicii. „Obiectivul nostru este să studiem în continuare acest fenomen și să înțelegem condițiile de mediu care facilitează apariția lui.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/photonic-crystals-formed-over-time-in-ancient-roman-glass/