Природные нанотехнологии: чудеса древнеримского стекла

Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) USA, в результате многовековой коррозии и кристаллизации разбитые куски древнеримского стекла превратились в потрясающие фотонные кристаллы. Исследователи из лаборатории Silklab Университета Тафтса обнаружили, что за тысячи лет молекулы в стекле перестраивались и рекомбинировали с минералами, в результате чего образовались упорядоченные структуры атомов, известные как фотонные кристаллы.

Значение фотонных кристаллов

Фотонные кристаллы находят широкое применение в современной технике. На их основе можно создавать волноводы, оптические переключатели и другие устройства для быстрой оптической связи в компьютерах и Интернете. Кроме того, они могут блокировать определенные длины волн света и пропускать другие, что делает их полезными в фильтрах, лазерах, зеркалах и антиотражающих устройствах (стелс).

Открытие "удивительного стекла"

Исследовательский проект начался с посещения профессорами Фьоренцо Оменетто и Джулией Гуидетти Центра технологий культурного наследия при Итальянском технологическом институте. Они наткнулись на фрагмент римского стекла, найденный в окрестностях древнего города Аквилея, который они ласково назвали "вау-стеклом". Заинтригованные его сверкающим внешним видом, они решили провести дальнейшее исследование.

Нанофабрика фотонных кристаллов

При ближайшем рассмотрении выяснилось, что в течение двух тысячелетий стекло подвергалось нанофабрикации с образованием фотонных кристаллов. На уникальную атомную и минеральную структуру повлияли исходные силикатные и минеральные составляющие стекла, а также рН окружающей среды и колебания уровня грунтовых вод в почве.

Удивительный феномен

"Это действительно замечательно, что стекло, пролежавшее в грязи два тысячелетия, в итоге дает нечто, являющееся хрестоматийным примером нанофотонного компонента", - сказал Оменетто. Тот факт, что эти фотонные кристаллы образовались естественным путем в течение столь длительного периода времени, подчеркивает невероятный потенциал изучения и использования возможностей природных процессов нанофабрикации".

Последствия для материаловедения

Обнаружение фотонных кристаллов в древнеримском стекле открывает новые возможности для материаловедческих исследований. Понимание того, как эти кристаллы формируются в определенных условиях, позволит ученым получить представление о разработке и изготовлении новых фотонных материалов с заданными оптическими свойствами.

Мнения экспертов

Доктор Джулия Гуидетти, профессор инженерных наук из лаборатории Silklab Университета Тафтса, выразила свое восхищение трансформацией стекла, заявив: "Невероятно видеть, как молекулы могут перестраиваться и рекомбинировать в течение тысяч лет, чтобы создать эти прекрасные фотонные кристаллы". Она считает, что это исследование проложит путь к развитию оптических технологий и вдохновит на новые подходы к материаловедению.

Доктор Фьоренцо Оменетто, еще один профессор инженерных наук из лаборатории Silklab Университета Тафтса, подчеркнул значимость полученных результатов: "Это исследование демонстрирует способность природы создавать сложные структуры в течение длительного времени. Оно демонстрирует возможности биомимикрии и подчеркивает важность изучения древних материалов для их современного применения".