Ученые заметили, что на древних частицах стекла находятся фотонные кристаллы. Они образовались из-за смешения молекул стекла и минералов, под которыми оно погребено. Если бы исследователи ускорили этот процесс в лаборатории, они смогли бы не производить, а выращивать оптические материалы. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Около 2 тысяч лет назад в Древнем Риме стеклянные сосуды падали со столов и разбивались вдребезги. По прошествии времени эти фрагменты покрылись слоями пыли и почвы. Они подверглись изменениям температуры, влажности и состава минералов вокруг них. Сегодня крошечные кусочки стекла находят на строительных площадках и при раскопках. На их поверхности из-за всех перечисленных процессов образовалась мозаика из переливающихся цветов синего, зеленого и оранжевого, а на некоторых есть и золотистые зеркала. Красивые стеклянные изделия вставляются в подвески или серьги, а крупные части выставляются в музеях.
Исследователи заинтересовались одним из фрагментов римского стекла. Он был найден недалеко от древнего города Аквилея в Италии. Присмотревшись, ученые поняли, что на стекле есть фотонные кристаллы. Это материалы, которые блокируют одни длины волн света и пропускают другие. Фотонные кристаллы используются в лазерах, зеркалах и фильтрах, и до этого они создавались только искусственным путем.
С помощью химического анализа ученые поняли, что фрагмент изготовлен между I веком до н. э. и I веком н. э., а материалы родом из Египта. Основная часть стекла сохранила первоначальный темно-зеленый цвет, но на его поверхности был налет толщиной в миллиметр (патина).
Исследователи посмотрели на патину через сканирующий электронный микроскоп. Они увидели, что налет состоит из слоев кремнезема толщиной в микрометр. Их плотность чередовалась от высокой до низкой, и каждый слой отражал относительно узкие волны света. Вертикальная укладка кремнезема образовала золотисто-зеркальную патину.
«Окружающая глина и дождь определили диффузию минералов и циклическую коррозию кремнезема в стекле. Сборка слоев толщиной 100 нанометров, сочетающих кремнезем и минералы, также происходила циклически. В результате получается невероятно упорядоченное расположение сотен слоев кристаллического материала», — объяснила Джулия Гвидетти, соавтор исследования из Университета Тафтса, США.
Если бы ученые ускорили естественный процесс в лаборатории, они бы смогли выращивать оптические материалы, а не производить их. Исследование поможет лучше понять и историю Древнего Рима. «Кристаллы, выращенные на поверхности стекла, также отражают изменения, которые происходили в почве по мере развития города, — это летопись его экологической истории», — добавила Джулия Гвидетти.
Автор: Ксения Земскова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
