Lycurgus Cup: ชิ้นส่วนของนาโนเทคโนโลยีโรมันโบราณ

ในปี 1950 บริติชมิวเซียมได้ครอบครองถ้วยแก้วโบราณที่เรียกว่า Lycurgus Cup ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามการพรรณนาถึงชัยชนะของ Dionysus เหนือ King Lycurgus of Thrace ซึ่งติดอยู่กับเถาองุ่นบนพื้นผิวด้านนอกของถ้วย งานฝีมือนั้นยอดเยี่ยม — ด้านในเรียบในขณะที่ด้านนอกได้รับการตัดและแกะสลักอย่างประณีตเพื่อสร้างโครงสร้างที่เหมือนกรงสำหรับตกแต่งรอบถ้วยด้านใน ภาชนะโรมันประเภทนี้เรียกว่าถ้วยกรงและส่วนใหญ่ทำขึ้นในช่วงศตวรรษที่ 4 ซีอี ประมาณห้าสิบถ้วยหรือประมาณนั้น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเศษเล็กเศษน้อย รอดมาได้ โดยมีเพียงไม่กี่ถ้วยที่อยู่ในสภาพเกือบสมบูรณ์ Lycurgus Cup เป็นหนึ่งในถ้วยกรงโรมันที่ได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีที่สุด

ถ้วยกรงนั้นเห็นได้ชัดว่าทำยากมาก และไม่ต้องสงสัยเลยว่ามีราคาแพงมาก แต่ตัวอย่างชิ้นนี้โดดเด่นกว่าใคร เพราะมันแสดงปรากฏการณ์ทางแสงแปลกๆ ที่ทำให้ผู้เชี่ยวชาญต้องนิ่งงันมานานหลายทศวรรษ ภายใต้แสงปกติ กระจกจะปรากฏเป็นสีเขียวหยก แต่เมื่อส่องจากด้านหลังจะเปลี่ยนเป็นสีแดงทับทิม ในขั้นต้น ผู้เชี่ยวชาญไม่แน่ใจว่าถ้วยนั้นทำมาจากแก้วหรือเป็นอัญมณี จนกระทั่งปี 1990 นักวิจัยได้ค้นพบว่าสารเปลี่ยนสีเกิดขึ้นได้อย่างไร

ปรากฏว่าแก้วมีอนุภาคทองคำและเงินจำนวนเล็กน้อยที่บดละเอียดจนมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 มาโนมิเตอร์ หรือน้อยกว่าหนึ่งในพันของเม็ดเกลือ ปริมาณที่เกี่ยวข้องมีน้อยมาก (330 ส่วนต่อล้านของเงินและ 40 ส่วนต่อล้านของทอง) ซึ่งนักวิจัยคาดการณ์ว่าแก้วอาจถูกปนเปื้อนโดยบังเอิญจากฝุ่นทองคำและเงิน และผู้ผลิตแก้วอาจไม่รู้ด้วยซ้ำว่า อนุภาคเหล่านี้มีส่วนร่วม กระนั้น การ​ค้น​พบ​แก้ว​ชิ้น​อื่น ๆ ที่​มี​องค์ประกอบ​อย่าง​เดียว​กัน​ทุก​ประการ​แสดง​ว่า​ส่วนผสม​นี้​ถูก​ประดิษฐ์​ขึ้น​โดย​เจตนา อย่างไรก็ตาม ช่างทำแก้วชาวโรมันโบราณได้ค้นพบว่าเมื่อแสงตกกระทบกระจกที่ฝังด้วยอนุภาคทองคำและเงินที่เล็กที่สุด มันจะเปลี่ยนสีของแก้ว

แต่นั่นไม่ใช่จุดสิ้นสุดของเรื่อง การเพิ่มทองและเงินที่บดเป็นผงลงในแก้วจะไม่ทำให้เกิดคุณสมบัติทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านี้ เพื่อที่อนุภาคทองคำและเงินจะต้องสร้างผลึกย่อยหรือคอลลอยด์ย่อย คอลลอยด์เหล่านี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์การกระเจิงของแสงซึ่งส่งผลให้เกิดเอฟเฟกต์ไดโครอิก

เครดิตภาพ: บล็อกประวัติศาสตร์

การเพิ่มโลหะหรือโลหะออกไซด์ลงในแก้วสีไม่คุ้นเคยกับผู้ผลิตแก้วชาวโรมัน ตัวอย่างเช่น แว่นตาสีแดงและน้ำตาลทึบแสงเกิดจากการเติมทองแดง อย่างไรก็ตาม การลงสีแว่นตาที่ใช้ทองคำและเงินนั้นยังห่างไกลจากงานประจำและเป็นเรื่องที่พลาดไม่ได้ มีหลายปัจจัยที่ต้องควบคุม รวมถึงความเข้มข้นของโลหะและขนาดอนุภาค สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบบางอย่าง เวลาและอุณหภูมิของความร้อน และอาจเป็นบรรยากาศในระหว่างการให้ความร้อน ไม่น่าเป็นไปได้ที่ชาวโรมันจะสามารถเข้าใจสิ่งนี้ได้อย่างแม่นยำเมื่อ 1,600 ปีก่อนเมื่อเทคโนโลยีถูกจำกัดอย่างมาก

การไม่สามารถควบคุมกระบวนการระบายสีได้อธิบายว่าทำไมเทคโนโลยีไม่เคยพัฒนาเกินกว่าศตวรรษที่สี่ ในบรรดาแก้วไม่กี่ชิ้นที่พวกเขาสามารถผลิตได้ Lycurgus Cup เป็นตัวอย่างที่โดดเด่นอย่างหนึ่งและเป็นหนึ่งในวัตถุแก้วที่มีความซับซ้อนทางเทคนิคมากที่สุดที่ผลิตก่อนยุคสมัยใหม่

มีตัวอย่างอื่น ๆ ของนาโนเทคโนโลยีในประวัติศาสตร์สมัยโบราณ ชาวมายาผลิตเม็ดสีสีฟ้าที่ทนต่อการกัดกร่อนที่รู้จักกันในชื่อมายาบลูในปีค.ศ. 800 ซึ่งพบว่ามีดินเหนียวที่มีรูพรุนระดับนาโน ซึ่งย้อมครามด้วยสารเคมีเพื่อสร้างเม็ดสีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ดาบเหล็กดามัสกัส ขึ้นชื่อเรื่องความแข็งแกร่งที่น่าประทับใจ ต้านทานการแตกละเอียด และคมตัดที่เฉียบคมเป็นพิเศษ ประกอบด้วยโครงสร้างคล้ายลวดและท่อระดับนาโน ดาบเหล่านี้ผลิตขึ้นในตะวันออกกลางระหว่างศตวรรษที่ 3 ถึง 17

อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของอนุภาคนาโนในวัสดุเหล่านี้ ไม่ได้หมายความว่าคนโบราณรู้เกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี

Ian Freestone จากสถาบันโบราณคดีแห่ง University College London ซึ่งศึกษา Lycurgus cup คิดว่าช่างฝีมือโบราณเหล่านี้ "มีฝีมือสูงแต่ไม่ใช่นักนาโนเทคโนโลยี" "พวกเขาไม่ทราบว่าพวกเขากำลังทำงานในระดับนาโน" เขากล่าว

เครดิตภาพ: บล็อกประวัติศาสตร์

เครดิตภาพ: บล็อกประวัติศาสตร์

เครดิตภาพ: Lucas / Flickr

เครดิตภาพ: บล็อกประวัติศาสตร์

แก้วเปล่าที่ทำขึ้นที่ Corning Glassworks เพื่อจำลองช่องว่างสำหรับ Lycurgus Cup