Un logro en ciencia de materiales y nanopartículas
Un equipo de investigadores de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido logró recrear la receta de vidrio original de la «Copa de Licurgo» (Lycurgus Cup), un recipiente romano único que data de alrededor del año 400 d. C. y se caracteriza por su propiedad de vidrio dicromático (Dichroic glass). Esta propiedad permite que el vidrio cambie de color según la dirección de la luz que incide sobre él; aparece de color verde cuando se ilumina desde el frente con luz reflejada, mientras que cambia a un rojo oscuro cuando se ilumina desde atrás con luz transmitida.
Este asombroso efecto visual, considerado una de las maravillas de la antigua fabricación de vidrio, se debe a la presencia de nanopartículas muy diminutas de oro y plata dentro de la estructura vítrea. Las investigadoras Lisa Hollands y Caroline Jackson, en colaboración con el artista del vidrio Elliott Walker, lograron transformar este descubrimiento científico en una escultura de vidrio moderna que imita con extrema precisión el efecto visual histórico.
¿Cómo funcionaba la antigua tecnología romana?
El mecanismo de cambio de color no se conocía científicamente hasta 2007, cuando los científicos descubrieron que los artesanos romanos añadieron cantidades microscópicas de plata y oro molido a la mezcla durante la fusión de la sílice (arena). Las sales que contienen porciones de oro y plata provocan que los átomos se agrupen durante el proceso de fusión y formen nanopartículas dentro de la estructura de vidrio.
Estas nanopartículas afectan la forma en que los electrones vibran dentro del vidrio en respuesta a la luz incidente, cambiando el ángulo de dispersión de la luz y la longitud de onda visible según la posición del observador y la fuente de iluminación. Este fenómeno es similar a la estructura de red microscópica descubierta en cristales fotónicos naturales, como los que se encuentran en las alas de las mariposas o en las piedras preciosas ópalo.
Desafíos en la formulación de la receta de laboratorio
A pesar de los intentos anteriores de encarnar el fenómeno utilizando materiales nanocompuestos tridimensionales, llegar a una receta de vidrio estable y reproducible seguía siendo un obstáculo para los científicos. El nuevo logro requirió una intensa investigación que probó diferentes tipos de hornos de fusión, niveles de oxígeno e ingredientes agregados para controlar las reacciones químicas.
- Control de nanopartículas: Requirió la inclusión de las nanopartículas directamente dentro del material de vidrio en lugar de como una capa superficial externa.
- Ajuste de reacciones químicas: Realización de múltiples experimentos para alcanzar el tamaño y la forma ideales de las nanopartículas dentro de la mezcla.
- Aplicaciones modernas: Estas investigaciones se enmarcan en iniciativas tecnológicas destinadas a desarrollar nuevos materiales que exploten las propiedades de la luz para construir tecnologías sostenibles.
¿Por qué es importante esta aplicación científica?
La importancia de este logro no se limita al aspecto histórico y artístico, sino que se extiende a las aplicaciones modernas de la nanotecnología y el campo de la fotónica (Photonics). Comprender cómo las nanopartículas dispersan la luz es útil para mejorar la eficiencia de los materiales ópticos, desarrollar dispositivos sensores de precisión y diseñar nuevas pantallas y tecnologías de visualización basadas en materiales avanzados. La escultura de vidrio moderna se exhibirá en el Instituto de Sheffield y en el Museo del Vidrio Turner para permitir su estudio e inspección por parte del público y los investigadores.