Аннотация:
Исследователи из Университета Шеффилда в Великобритании успешно воссоздали уникальный эффект изменения цвета древнеримского стекла, которому более 1600 лет. Это стекло кажется изумрудно-зеленым, когда свет отражается от поверхности, но приобретает яркий рубиновый цвет, когда свет проникает в стекло. Хотя современная наука уже давно поняла физику этого явления, производители стекла изо всех сил пытались воспроизвести его стабильно. Теперь исследовательская группа наконец достигла этого эффекта с помощью нового набора формул материалов и экспериментальных процессов.
Это исследование было вдохновлено знаменитым древнеримским кубком Ликурга. Это стекло было изготовлено в IV веке нашей эры и сейчас хранится в Британском музее. Это одна из наиболее полностью сохранившихся работ среди примерно 40 существующих древнеримских сетчатых стеклянных изделий. Это также единственная известная в настоящее время древняя стеклянная посуда, способная проявлять этот особый эффект обесцвечивания.
Украшение Кубка Ликурга изображает мифического фракийского царя Ликурга. Он опутан виноградными лозами, представляя историю наказания за собственные ошибки. В 2022 году международное жюри, состоящее из художников и экспертов по сохранению культурных реликвий, назвало его одним из семи чудес стекла в мире, признав его изысканное мастерство, уникальный цвет и отличную сохранность.
Ученые полагают, что секрет этого стекла заключается в небольшом количестве золота и серебра, которые древнеримские мастера добавляли в него в процессе производства. При определенных условиях эти металлы могут образовывать наночастицы чрезвычайно мелких размеров и распределять их по различным структурам внутри стекла. Размер этих частиц намного меньше песчинки и даже меньше длины волны видимого света, и они могут вызывать сильное поглощение и рассеяние света. Поскольку частицы различаются по размеру, форме и расположению, стекло отображает цвета, которые меняются в зависимости от того, как распространяется свет.
Это явление называется дихроизмом. Проще говоря, когда наблюдатель видит свет, отраженный от поверхности стекла, стекло кажется зеленым; когда свет проходит через заднюю часть стекла, проходящий свет кажется красным. Этот эффект вызван не обычными пигментами, а результатом взаимодействия металлических наноструктур внутри стекла и света.
Однако понимание принципов не означает, что их можно легко скопировать. До сих пор нет четкого ответа на то, какие рецепты, условия печи и этапы обработки использовали древнеримские мастера. Хотя современные исследователи и раньше предпринимали множество попыток, всегда было трудно стабильно получить эффект изменения цвета, подобный эффекту Кубка Ликурга.
Прорыв начался с заказа Кристины Меткалф, руководителя программы молекулярной фотоники в Университете Шеффилда. В 2025 году она пригласила Лизу Холландс, технического эксперта с более чем 25-летним опытом исследований и производства стекла, воссоздать это особенное стекло для университетского мероприятия LightFest.
Холландс впервые сотрудничал с профессором Кэролайн Джексон, экспертом по римскому стеклу, для изучения известного состава и производственных характеристик древнего стекла, а также использовал современное сырье для приготовления основного материала, имитирующего древнеримское стекло. Затем начинается по-настоящему тяжелая работа: как ввести в стекло небольшие количества золота и серебра в нужной форме и в конечном итоге сформировать наноструктуры с особыми оптическими свойствами.
Для этого она экспериментировала с различными типами печей, комбинациями сырья и уровнями кислорода и даже проверяла влияние добавления сахара в рецепт стекла. После долгих экспериментов ей наконец удалось создать образец стекла, который казался непрозрачным зеленым в отраженном свете и становился красным при контровом освещении.
Это достижение доказывает, что особые оптические эффекты Кубка Ликурга можно воссоздать с использованием современных материалов и экспериментальных методик. Однако исследователи не претендуют на полное восстановление оригинального рецепта древнеримских мастеров. В современных экспериментах используются материалы и процессы, позволяющие достичь тех же визуальных результатов, но это не означает, что римляне 1600 лет назад использовали точно такие же методы.
После завершения рецепта исследовательская группа решила пойти еще дальше и создать современное произведение искусства, которое продемонстрировало бы уникальные свойства этого стекла и отдало бы дань уважения древним мастерам. Поучаствовать в создании они пригласили британского художника по стеклу Эллиота Уокера. Уокер выиграл второй сезон шоу искусства из стекла Netflix «Blown Away».
Уокер черпал вдохновение из мифа о Чаше Ликурга и древнегреческой и римской скульптуры «Атлас Фарнезе», чтобы создать современную скульптуру, сочетающую в себе элементы обоих классических искусств. В произведении сохраняется тема истории о Ликурге и заменяется сфера, первоначально символизировавшая небесное светило, на стакан. В то же время структура выдувного стекла специально разработана, чтобы позволить зрителям интуитивно наблюдать за изменением цвета материала при различных условиях освещения.
Эту работу планируется впервые выставить в галерее «Миллениум» во время Фестиваля разума в Университете Шеффилда с 6 по 15 ноября 2026 года. После закрытия выставки она станет частью постоянной коллекции Музея стекла Тернера в Университете Шеффилда.
Значение этого исследования не ограничивается искусством и древним мастерством изготовления стекла. Исследователи отметили, что понимание того, как металлические наночастицы образуются внутри стекла, поможет разработать новые фотонные материалы. Такие материалы могут использовать свет, а не традиционные электронные сигналы для достижения определенных функций, и имеют потенциальное применение в таких областях, как солнечная энергия, квантовые технологии и медицинская диагностика.
Кроме того, в Университете Шеффилда есть группа, специализирующаяся на технологии остекловывания радиоактивных отходов. Команда работает над иммобилизацией сложных ядерных отходов в стеклянных конструкциях, чтобы опасные материалы можно было безопасно хранить в течение длительного периода времени. Опыт проектирования состава стекла и контроля микроструктуры, накопленный в ходе этого исследования, также может служить основой для разработки затвердевшего стекла из ядерных отходов с более совершенными свойствами.
В каком-то смысле воссоздание чаши Ликурга современными учеными является не только воспроизведением древнего мастерства, но и раскрывает науку о наноматериалах, содержащуюся в древнеримской технологии производства стекла. Мастера более 1600 лет назад, возможно, не понимали взаимодействия между металлическими наночастицами и светом, но благодаря опыту и мастерству они создали удивительные оптические материалы.
Комментарии