يقول باحثون في إيطاليا والولايات المتحدة إن الزنجار المتقزح المميز الموجود على قطعة زجاج رومانية قديمة ينبع من بنية بلورية ضوئية تشكلت بشكل طبيعي داخل المادة مع مرور الوقت. تحتوي البلورة غير العادية على طبقات متناوبة من طبقات السيليكا عالية ومنخفضة الكثافة التي تشبه العاكسات المعروفة باسم مداخن براغ، ووجودها يجعل سطح القطعة يلمع مثل مرآة ذهبية. بالإضافة إلى الكشف عن خصائص الزجاج القديم على المستوى النانوي، يعد هذا الاكتشاف مثالًا على الهندسة الضوئية المعقدة المصنعة بشكل طبيعي، وهو أمر يمكن أن يلهم استراتيجيات جديدة لإنتاج تركيبات زجاجية مختلفة عن طريق تقادمها صناعيًا.
غالبًا ما تحتوي المصنوعات الزجاجية القديمة على عتاج متقزح اللون يتشكل تدريجيًا عن طريق التآكل. تتضمن هذه العملية الطبيعية ذوبان جزيئات السيليكا الموجودة في الزجاج بشكل متكرر وتكرارها. يعتمد التركيب والبنية النهائية للعتاج على عاملين: التفاعلات بين المكونات الأصلية في الزجاج والمواد الكيميائية الموجودة في التربة المحملة بالمياه، ودرجة الحموضة في الماء. تعمل هذه التفاعلات على إعادة هيكلة الزجاج إلى طبقات تتراوح سماكتها بين نانومتر وميكرون، أو صفائح، تتشكل بواسطة جسيمات نانوية ذات كثافة تعبئة متناوبة بانتظام. هذه الصفائح هي التي تعطي الزنجار لمعانه.
في دراستهم ، جوليا جيديتي من جامعة تافتس سيلكلاب و روبرتا زانيني و جوليا فرانشيشين في مركز تكنولوجيا التراث الثقافي التابع للمعهد الإيطالي للتكنولوجيا (CCHT) اختار الباحثون تحليل قطعة من الزجاج الروماني تم العثور عليها بالقرب من مدينة أكويليا القديمة، التي تقع على بعد حوالي 100 كيلومتر شمال شرق مدينة البندقية. وبفضل التحليلات الكيميائية التي تم الحصول عليها باستخدام التحليل الطيفي الكتلي بالليزر، أكدوا أن الزجاج مصنوع من صودا السيليكا والجير (وهو نموذجي للزجاج المنتج في الإمبراطورية الرومانية) وأرجعوا تاريخ العينة إلى ما بين القرن الأول قبل الميلاد والقرن الأول الميلادي. . ثم استخدموا المجهر الضوئي والإلكتروني لتوصيف تركيبة العتاج الذي يبلغ سمكه ملليمترًا، ووجدوا أنه يضيء بشكل ساطع ويعكس الضوء عبر نطاق واسع من الأطوال الموجية.
مداخن Bragg عالية الانعكاس
يقول الباحثون إن هذه الخصائص تأتي من أكوام من المجالات ذات البنية النانوية عالية الترتيب في الزنجار والتي تتصرف بشكل فردي مثل أكوام براغ عالية الانعكاس. يشير السلوك الجماعي لهذه المجالات إلى أن المادة غير المتبلورة في الأصل قد تحولت إلى بلورات ضوئية جيدة التنظيم من خلال عمليات التآكل طويلة المدى والتجميع الذاتي لجسيمات السيليكا النانوية في الزجاج. في الواقع، وبصرف النظر عن الزنجار، يظل الجزء الأكبر من الزجاج في شكله الأصلي ولونه أخضر داكن.
يقول: "من اللافت للنظر أن مثل هذه البنية النانوية المتطورة، وهو الشيء الذي يقضي الباحثون والمهندسون في مجال الضوئيات الكثير من الوقت والجهد في تصنيعه في غرف نظيفة، قد تشكلت من خلال دفنها في التربة لآلاف السنين". فيورنزو أومينيتو، مهندس ميكانيكا حيوية ورئيس سيلكلاب. "من الناحية العلمية، قد تكون عملية التآكل هذه مصدر إلهام لنهج مختلف لتنمية "الألوان الهيكلية" والمرايا، بشرط أن يتم تسريع عملية تحويل الزجاج بشكل كبير بالطبع."
هل نعيش في عصر الزجاج؟
لكن قبل كل شيء، يسلط الضوء على «متعة تحقيق مثل هذا الاكتشاف غير المتوقع. كانت هذه العينة تتألق حرفيًا على الرف، وقد جذبت انتباهنا أثناء مرورنا بها.
الباحثون الذين أبلغوا عن عملهم في PNASويعملون الآن على تحديد المصنوعات الزجاجية القديمة الأخرى ذات الخصائص المماثلة. "في حين أن العتاج المتقزح على الزجاج القديم شائع نسبيًا، فإن هذه القطعة بالذات، التي تتميز بأنها بلورة ضوئية، تمثل حالة فريدة من نوعها،" مدير CCHT أريادن ترافيجليا يروي عالم الفيزياء. "هدفنا هو مواصلة دراسة هذه الظاهرة وفهم الظروف البيئية التي تسهل حدوثها."
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/photonic-crystals-formed-over-time-in-ancient-roman-glass/
