Szkło ze starożytnego Rzymu w komputerach i laserach? To byłoby możliwe

"Szkło wytworzone w starożytnym Rzymie nabiera interesujących właściwości fizycznych po wiekach leżenia w ziemi" – piszą amerykańscy inżynierowie w zakresie materiałoznawstwa na łamach "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Szklane naczynia ze starożytnego Rzymu. Zdjęcie ilustracyjne

Foto: De Agostini Picture Library / De Agostini / Forum

Podziemne szkło

W starożytnym Rzymie powszechnie stosowano naczynia szklane do przechowywania wina, wody czy kosmetyków. Gdy się rozbiły, leżąc w ziemi pokrywały się warstwą pyłu i gleby, działały na nie zmienne temperatury, wilgoć i substancje mineralne. Obecnie te drobne kawałki szkła znajduje się na placach budowy i stanowiskach archeologicznych. Na ich powierzchni widać całą mozaikę opalizujących kolorów – niebieskiego, zielonego i pomarańczowego. Mniejsze kawałki służą za wisiorki, większe trafiają do muzeów.

Zainteresowali się nimi inżynierowie Fiorenzo Omenetto i Giulia Guidetti z Tufts University (USA). Zaobserwowali, że cząsteczki szkła przegrupowały się i ponownie połączyły z minerałami, tworząc tzw. kryształy fotoniczne - uporządkowane układy atomów, które filtrują i odbijają światło w bardzo szczególny sposób. Kryształy fotoniczne mają wiele zastosowań w technologii, m.in. do bardzo szybkiej komunikacji w komputerach i przez Internet. Można je zaprojektować, by blokowały pewne długości fal świetlnych, a przepuszczały inne, dlatego stosuje się je na przykład w laserach.

Naturalne zwierciadła

Projekt związany z badaniem właściwości starorzymskiego szkła rozpoczął się przypadkowo podczas wizyty we włoskim Centrum Kulturowego Dziedzictwa Technologicznego. "Naszą uwagę przyciągnął piękny, błyszczący kawałek szkła na półce" – opisuje Fiorenzo Omenetto w czasopiśmie "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Był to fragment rzymskiego szkła z antycznej Akwilei. Naukowcy szybko zdali sobie sprawę, że mają do czynienia z naturalnie powstałymi nanokryształami o szczególnych własnościach przepuszczania światła. Szkło było datowane na okres od I w. p.n.e. do I w. n.e., a pochodziło z Egiptu, co wskazuje na istnienie międzynarodowej wymiany handlowej.

Na jego powierzchni znajdowała się patyna o grubości zaledwie milimetra, o niemal idealnym lustrzanym złotym odbiciu. Analiza mikroskopowa wykazała, że w naturalny sposób powstały na powierzchni tzw. zwierciadła Bragga, posiadające zdolność do selektywnego odbijania światła o różnych długościach fali. Te cechy wykorzystuje się między innymi w laserach.

Naukowcy tłumaczą, że przez stulecia działał proces korozji i rekonstrukcji, w wyniku którego na szkło nakładały się nanometrowej grubości warstewki minerałów, a krzemionka w szkle korodowała. Rezultatem jest niezwykle uporządkowany układ setek warstewek materiału krystalicznego.

PAP/mc