Cupa lui Lycurg

 O cupă care își schimbă culoarea

În secolul IV, într-un atelier roman a fost făurită acestă cupă de sticlă ce a intrigat oamenii de știință timp de peste 1500 de ani.
Această cupă înaltă de numai 16,5 cm se distinge în primul rând prin figurile în relief ce par să fie la distanță de peretele cupei. E o „cupă-colivie”, ce a fost meticulos lucrată manual și polisată în două straturi.

 
Dacă în astfel de cazuri de obicei „colivia” e formată din figuri geometrice simple, pentru a ușura execuția, în acest caz au fost sculptate în sticlă o serie de personaje mitologice.
 Aceste figuri înfățișează figuri mitologice legendare care simbolizează pericolele ce pot apărea dacă se beau băuturi alcoolice în cantitate prea mare. 
Regele trac Lycurgos era eroul unei legende povestite în Iliada. El ucisese una dintre doicile  zeului Dionysos, Ambrosia. Aceasta s-a transformat în vie, înlănțuindu-l cu vițele ei pe Lycurgos, care a fost apoi orbit de către Zeus. 
  Autorii ulteriori au modificat legenda . Apollodor Mitograful adaugă faptul că Lycurg lovit de nebunie ca pedeapsă  , ( înțelegem că s-a îmbătat )  a avut un comportament total irațional: și-a atacat mama, apoi pe Dryas, fiul său, a tăiat podgoria , apoi și-a tăiat piciorul din greșeală și a murit din cauza hemoragiei. În altă variantă, el a fost ucis de popor. Unii cercetători leagă această legendă de religia traco-macedoniană care îl avea ca zeu important pe Dyonisos.

Dar cupa nu e doar foarte frumoasă, ci pare magică.
Ea își schimbă aspectul dacă e luminată diferit, dar și dacă în ea se toarnă diferite lichide.
Luminată din spate, cupa e roșie.
Luminată din față, e verde.
Dacă în ea se toarnă apă, cupa devine albastră.
Dacă se toarnă ulei, devine galben-verzuie.
E singura cupă de acest fel care a ajuns până la noi din perioada romana antică, deși desigur s-au făcut mai multe pe timpul acela.
Într-o biografie intitulată Istoria lui August se menționează existența cupelor dicroice . Într-o scrisoare pe care împăratul Hadrian ar fi trimis-o fratelui său Servianus, el se referă la un cadou alcătuit di două cupe dicroice.
„Ți-am trimis două cupe foarte speciale, car eîși schimbă culoarea, pe care mi le-a oferit unul dintre preoții din templu. Ti le dedic în mod special ție și sorei mele. Sper că veți putea să le folosiți la banchete și în zilele de sărbătoare”

Sticla dicroică

Totul se datorează unei compoziții speciale a sticlei, care a fost determinată abia în 1990, cu ajutorul unui microscop electronic.
În sticla produsă de meșterul roman fuseseră adăugate particule extrem de mici de aur și de argint, care au fost dispersate în stare coloidală în masa de sticlă. Mai conține și urme de cupru. 
Aceste metale incluse în sticlă (ce e izolant electric) duc la formarea de plasmoni, unde de electroni care se propagă în material. Ele apar de obicei în solide ce conțin suficienți electroni liberi (cum sunt metalele cu densitate ridicată de electroni de conducție, așa cum sunt aurul, argintul și cuprul).
Luminând interfața dintre un metal și un material izolant, cum sunt aerul și sticla, se crează o interacțiune rezonantă între unda luminoasă și electronii liberi de la suprafața metalului: oscilațiile acestor electroni corespund la cele ale câmpului de unde electromagnetice. În aceste condiții, undele de densitate de electroni se propagă de-a lungul interfaței (adică se formează plasmoni de suprafață)
Aceste metale coloidale opresc spectrul de undă scurtă ale culorilor  albastru și verde,  și lasă să treacă roșul, lungimile de undă lungi., când apar impulsuri luminoase. Cupa revine la culoarea verde când efectul luminos încetează.

Efectul a fost numit „rubin aurit”. Se bănuiește că assirienii ar fi cunoscut acest efect , pentru că pe tăblițele de argilă s-a găsit mențiunea: „coral artificial”

Dar cupa Lycurg e cel mai vechi obiect făcut din „stică rubin” care a ajuns până la noi. 

Efectele nu se realizau întâmplător, ci era vorba despr eun procedeu cunoscut de meșterii romani de nivel înalt, care știau să calculeze proporția de nanoparticule de aur și de argint coloidal. 

Aurul și argintul au fost transformate în particule  cu dimensiuni între 50 și 100 nanometri. 

În toată cupa au fost adăugate nanoparticule de aur în cantitate totală de 40mg (mai puțin de 0,1% din greutatea totală).
Sticlarii din timpul Imperiului Roman au manipulat materia la nivel atomic.
Nanoparticulele sunt de 1000 de ori mai subțiri decât un fir de păr. 

Tehnica de fabricație se pierduse timp de mai multe secole, dar a fost redescoperită în secolul al XVII-lea de către meșterii sticlari din Boemia. În lucrarea Ars vetraria experimentalis, editată în 1979 se dă rețeta:
Aurul e dizolvat în „apă regală” (un amestec de acid clorhidric șu acid azotic) , apoi încorporat în sticla topită. 
(Toate bune și frumoase, dar romanii antici cunoșteau și puteau produce acești acizi puternici?)

Producerea de rubin auriu a cunoscut un avânt în secolul al XIX-lea în Regatul Unit. 
În zilele noastre unele parfumuri celebre sunt ambalate în sticluțe din astfel de sticlă specială.

Aplicații moderne ale tehnologiei antice 

În secolul nostrus-a reușit realizarea unei cupe asemănătoare folosindu-se imprimante 3D și tehnologie modernă . 

Cercetătorii au pornit să studieze piesele antice deosebite, descifrând tehnologiile sofisticate cu care au fost realizate.
La Centrul de cercetare și de restaurare a muzeelor din Franța (C2RMF) s-a demonstrat că glazura (stratul vitrificat care întărește ceramica) unor piese arheologice e înfrumusețată și prin efecte plasmonice: s-au observat fenomene de iridiscență. Cel mai vechi exemplu e un platou din secolul IX găsit la Samarra, vechea capitală a regatului Abbasizilor, în Irak.

Echipa de fizico-chimie a suprafețelor funcționale a institutului de Nanoștiințe de la Paris (INSP-UPMC/CNRS) s-a ocupat de studierea proprietăților bicromatice ale materialelor. În colaborare cu Laboratorul de Chimie-Fizică (LCP-Universitatea Paris XI/CNRS) și cu laboratorul Interfaces Traitements Organisation et DYnamique des Systèmes (ITODYS – Université Paris 7/CNRS) a pus la punct un procedeu de colorare bicromatică a filmelor de plastic polimeri, prin includerea de nanoparticule sferice de aur sau de argint. S-au realizat astfel filme bicromatice (în două culori complementare; Bicromatismul e diferit de dicroism, care definește variația culorii legată de modificarea polarizării luminii) translucide. 

Aceste filme sunt foarte interesante pentru cei ce proiectează suprafețele vitrate ale clădirilor sau pentru ambalaje de lux. 

 
Din anul 1980 plasmonii de suprafață sunt studiați de fizicieni (ei vorbesc de plasmonică) și se imaginează numeroase aplicații , de exemplu pentru procesoare ultrarapide. 
În plus, exploatarea acestor plasmoni ar putea mări eficacitatea microscoapelor, a diodelor electroluminiscente (LED) sau a anumitor detectoare chimice și biologice. 
S-a întrevăzut și o aplicație mai ipotetică în care particule microscopice (bobițe de siliciu cu diametrul de 100 micrometri acoperite cu aur) ar încălzi , prin rezonanță plasmonică , absorbind lumina unui laser cu infraroșii și ar distruge celule canceroase fără a vătăma celulele sănătoase. 

Sau- altă aplicație ipotetică- s-ar putea face invizibile unele obiecte cu materiale pasmonice care ar pnliga lumina să le ocolească.  

În 2006 echipa lui John Pendry de la Imperial College din Londra a arătat că o cochilie din metamateriale ar devia undele electromagnetice în jurul unei regiuni sferice.

Omul invizibil din romanul lui H.G.Wells sau capișonul care îi face invizibili pe eroii de basm nu ar rămâne doar ficțiune. În teorie- pentru moment.