رمزگشایی از شاهکار شیشه‌گری رومی؛ دانشمندان شیشه دو رنگ لیکورگوس را بازسازی کردند

رمزگشایی از شاهکار شیشهگری رومی؛ دانشمندان شیشه دو رنگ لیکورگوس را بازسازی کردند

صنعتگران روم باستان ۱۶ قرن پیش جامی ساخته بودند که با تغییر جهت نور، رنگ عوض میکرد؛ اکنون دانشمندان دستور ساخت آن را بازسازی کردهاند.

حدود ۱۶۰۰ سال پیش، صنعتگران رومی جامی شیشهای ساختند که حتی با معیارهای امروزی نیز اثری شگفتانگیز به شمار میرود. این جام که «لیکورگوس» نام دارد، بسته به جهت تابش نور تغییر رنگ میدهد؛ وقتی از روبهرو به آن نور بتابانید، سبز دیده میشود، اما اگر منبع نور را پشت جام قرار دهید، رنگ آن به قرمز تیره تغییر میکند.

اکنون پژوهشگران دانشگاه شفیلد بریتانیا موفق شدهاند دستور ساخت شیشهی این جام باستانی را بازسازی کنند. آنها با آزمایش ترکیبهای مختلف، شیشهای ساختهاند که همان ویژگی تغییر رنگ را دارد و از آن برای ساخت یک مجسمهی هنری جدید استفاده شده است.

جام لیکورگوس که قدمتش به حدود سال ۴۰۰ میلادی میرسد، یکی از هفت شگفتی شیشهای جهان محسوب میشود. این اثر همچنین یکی از حدود ۴۰ جام مشبک رومی است که از دوران باستان باقی ماندهاند. نام جام از داستان لیکورگوس، پادشاه تراکیه گرفته شده که روی سطح آن به تصویر کشیده شده است.

راز تغییر رنگ جام باستانی چیست؟

برای مدتها مشخص نبود که صنعتگران رومی چگونه توانستهاند شیشهای با چنین ویژگی عجیبی بسازند. سرانجام در سال ۲۰۰۷، دانشمندان دریافتند که راز تغییر رنگ جام به ذرات فوقالعاده ریزی از طلا و نقره مربوط میشود که در ساختار شیشه قرار گرفتهاند.

این ذرات که «نانوذره» نام دارند، آنقدر کوچکاند که با چشم دیده نمیشوند. بااینحال، حضورشان میتواند نحوهی برهمکنش نور با شیشه را تغییر دهد.

وقتی نور به جام برخورد میکند، الکترونهای موجود در نانوذرات فلزی به نوسان درمیآیند. این فرایند باعث میشود شیشه بخشهای مختلف نور را به شکل متفاوتی جذب یا پراکنده کند. در نتیجه، وقتی نور از سطح جام بازتاب میشود، شیشه سبز به نظر میرسد؛ اما زمانی که نور از درون آن عبور میکند، رنگ قرمز دیده میشود. به چنین شیشههایی «دورنگنما» میگویند.

بررسیها نشان داده است که صنعتگران رومی با افزودن ترکیبات حاوی طلا و نقره به مواد اولیهی شیشه، شرایط تشکیل این نانوذرات را فراهم کرده بودند. هنگام ذوب شیشه، اتمهای فلزی میتوانستند به یکدیگر بپیوندند و ذرات بسیار کوچکی تشکیل دهند که بر رنگ نهایی اثر میگذاشتند.

جام لیکورگوس که قدمتش به حدود سال ۴۰۰ میلادی میرسد، یکی از هفت شگفتی شیشهای جهان محسوب میشود

پدیدههای مشابهی در برخی آثار هنری و حتی طبیعت دیده میشود. برای مثال، رنگهای متغیر بعضی تصاویر عکاسی قدیمی به وجود نانوذرات فلزی مربوط است. البته سازوکار ایجاد رنگهای درخشان در بال پروانهها یا سنگ اوپال متفاوت است و بیشتر به ساختارهای بسیار ریزی بستگی دارد که نور را به شکل خاصی پراکنده میکنند.

تفاوت مهم جام لیکورگوس با برخی آثار دیگر این است که نانوذرات درون شیشه قرار دارند، نه روی سطح آن. همین ویژگی باعث میشود رفتار نور در این جام با نمونههایی مانند عکسهای قدیمی داگرئوتیپ متفاوت باشد.

بازسازی یک دستور ساخت فراموششده پس از ۱۶ قرن

شناخت دلیل علمی تغییر رنگ جام، به معنای توانایی ساخت نمونهای مشابه نبود. دانشمندان میدانستند که نانوذرات طلا و نقره عامل اصلی این ویژگی هستند، اما هنوز دستور مشخص و تکرارپذیری برای تولید چنین شیشهای در اختیار نداشتند.

در سال ۲۰۲۰، پژوهشگران هلندی توانستند با قراردادن نانوذرات طلا و نقره در مادهای مناسب برای چاپ سهبعدی، تغییر رنگ سبز و قرمز را بازسازی کنند. بااینحال، ساخت شیشهای مشابه نمونهی رومی همچنان چالشبرانگیز بود.

لیزا هولندز و کارولین جکسون، دو پژوهشگر دانشگاه شفیلد، برای حل این مشکل آزمایشهای متعددی انجام دادند. جکسون متخصص شیشههای دوران روم است و هولندز بیش از ۲۵ سال تجربهی کار با شیشه دارد. آنها ترکیب مواد اولیه، نوع کوره و میزان اکسیژن موجود هنگام ذوب را تغییر دادند تا شرایط مناسب را پیدا کنند. پژوهشگران حتی در یکی از آزمایشها شکر را نیز به مواد افزودند.

هولندز توضیح میدهد که ساخت چنین شیشهای بسیار پیچیدهتر از افزودن سادهی نانوذرات به مواد مذاب است. برای دستیابی به نتیجهی مطلوب باید شرایطی فراهم شود که ذرات فلزی با اندازه و ویژگی مناسب درون شیشه شکل بگیرند.

هولندز با اشاره به تجربهی طولانی خود در شیشهسازی میگوید: «از دانش و تجربهای که در طول بیش از ۲۵ سال به دست آورده بودم، همراه با شناخت علمی امروزی استفاده کردم. البته اگر رومیها آزمایشهای مرا میدیدند، احتمالاً میخندیدند و میپرسیدند چرا نمیدانم چطور باید چنین شیشهای بسازم!»

آزمایشها سرانجام نتیجه داد و هولندز ترکیبی پیدا کرد که شیشهی ساختهشده با آن، درست مانند جام لیکورگوس، در نور بازتابی سبز و هنگام عبور نور از پشت آن قرمز دیده میشد. دستاورد پژوهشگران فقط بازسازی رنگ جام نبود؛ آنها روشی برای تولید دوبارهی شیشهای با همین ویژگی نوری پیدا کردند.

از جام رومی تا مجسمهای مدرن

نخستین نمونهی شیشهی ساختهشده در رویداد «لایتفست» به نمایش درآمد. این رویداد بخشی از پروژهای پژوهشی در بریتانیا است که بر طراحی مواد جدید با قابلیت کنترل نور و کاربردهای احتمالی آنها در فناوریهای پایدار تمرکز دارد.

پس از موفقیت آزمایشها، گروه پژوهشی تصمیم گرفت از شیشهی جدید برای ساخت اثری هنری استفاده کند. آنها ساخت مجسمه را به الیوت واکر، هنرمند شیشهگر بریتانیایی و برندهی فصل دوم مسابقهی فوت شیشه (Blown Away) در نتفلیکس سپردند.

دستاورد پژوهشگران فقط بازسازی رنگ جام نبود؛ آنها روشی برای تولید دوبارهی شیشهای با همین ویژگی نوری پیدا کردند

واکر برای طراحی اثر جدید از دو نمونهی تاریخی الهام گرفت: داستان لیکورگوس که روی جام اصلی نقش بسته و مجسمهی مشهور «اطلس فارنزه» که در آن اطلس کرهای را بر دوش دارد.

در مجسمهی جدید، جام جای کره را گرفته است. واکر همچنین بخشی از اثر را با روش دمیدن در شیشه ساخته تا تغییر رنگ آن در شرایط نوری مختلف بهخوبی دیده شود.

مجسمهی ساختهشده قرار است در جشنوارهی «ذهن» دانشگاه شفیلد در گالری میلنیوم به نمایش عمومی گذاشته شود و سپس برای نمایش دائمی به موزهی شیشهی ترنر در این دانشگاه منتقل شود.