Ve bu aynı antik kristaller, modern teknolojide lazerler, filtreler, aynalar ve hatta yansıma önleyici gizli cihazlar yapmak için kullanılabilir.
Araştırmacılar, kırık cam parçalarının, diğerlerinin geçmesine izin verirken belirli dalga boylarını engelleyebilen fotonik kristaller oluşturmak için yüzyıllar boyunca minerallerle yeniden düzenlemeler yaptı ve yeniden birleştirdi.
Tufts Üniversitesi’nin Massachusetts’teki Silklab’ından çalışma ekibi, İtalyan Teknoloji Enstitüsü (IIT) Kültürel Miras Teknolojisi Merkezi’ni ziyaret ettikten sonra tesadüfen projelerine başladı.
Dr. Tufts Üniversitesi Silklab’da mühendislik profesörü olan Fiorenzo Omenetto şöyle açıkladı: “Sa Raftaki bu güzel ışıltılı cam parçası dikkatimizi çekti.”
“İtalya’nın antik kenti Aquileia yakınlarında ele geçirilen bir Roma camı parçasıydı.”
Dr. Merkezin müdürü Arianna Traviglia, Dr. Omenetto ekibi sevgiyle nesneyi “wow camı” olarak adlandırdı.
Araştırma ekibi kısa süre sonra fotonik kristallerin doğal nanofabrikasyonuna baktıklarını fark etti.
Dr. Omenetto, “İki bin yıldır çamurda oturan bir camınız olması ve nanofotonik bileşenin ders kitabı örneği olan bir şeyle sonuçlanmanız gerçekten dikkat çekici.” dedi ve kabul etti.
Kimyasal analiz, cam parçasını MÖ 1. Yüzyıl ile MS 1. Yüzyıl arasında tarihlendirdi ve kökenleri Mısır’ın kumlarına dayandı.
Parçanın çoğu orijinal, koyu yeşil rengini korumuştu, ancak yüzeyinde neredeyse mükemmel, ayna benzeri bir altın yansımasına sahip milimetre kalınlığında bir patine vardı.
Dr. Omenetto ve diğer Tufts profesörü Dr. Giulia Guidetti, sadece malzemenin yapısını ortaya çıkarmakla kalmayıp aynı zamanda bir element analizi sağlayan yeni bir tür taramalı elektron mikroskobu kullandı.
Dr. Guidetti, “Temel olarak, malzemenin neyden yapıldığını ve elemanların nasıl bir araya getirildiğini yüksek çözünürlükte söyleyebilen bir araçtır.” dedi.
Araştırmacılar, patinanın “Bragg yığınları” olarak bilinen reflektörlere benzeyen, son derece düzenli, mikrometre kalınlığında, yüksek ve düşük yoğunluklu silika katmanlarından oluşan hiyerarşik bir yapıya sahip olduğunu buldular.
Her Bragg yığını, farklı, nispeten dar ışık dalga boylarını güçlü bir şekilde yansıtıyordu; onlarca Bragg yığınının dikey olarak istiflenmesi, patinanın altın ayna görünümüyle sonuçlanır.
Yapının yaklaşık 2.000 yıllık bir süre boyunca nasıl oluştuğunu değerlendiren araştırma ekibi, “korozyon ve rekonstrüksiyon” adı verilen olası bir mekanizmanın yüzyıllar boyunca sabırla oynamış olabileceğini öne sürüyor.
Dr. Guidetti şunları söyledi: “Çevredeki kil ve yağmur, minerallerin difüzyonunu ve camdaki silikanın döngüsel korozyonunu belirledi.”
Aynı zamanda, silika ve mineralleri birleştiren 100 nanometre kalınlığındaki tabakanın montajı da döngüler halinde gerçekleşti.
“Sonuç, yüzlerce kristal malzeme katmanının inanılmaz derecede düzenli bir düzenlemesidir.”
Araştırma ekibi, fotonik kristallerin, lazerler, filtreler, aynalar ve yansıma önleyici malzemeden yapılmış gizli cihazlar yapmak gibi karmaşık modern teknolojide çeşitli uygulamalara sahip olduğunu söyledi.
Dr. Omenetto, bilim adamlarının yakında optik malzemeleri üretmek yerine laboratuvarlarda yetiştirebileceklerini de sözlerine ekledi.
Şunları söyledi: “Camın yaşı çekiciliğinin bir parçası olsa da, bu durumda, laboratuvardaki süreci önemli ölçüde hızlandırabilirsek, onları üretmek yerine optik malzemeler yetiştirmenin bir yolunu bulabiliriz.”
Moleküler çürüme ve yeniden yapılanma sürecinin ebedi Roma kentinin kendisiyle bazı paralellikleri var.
Eski Romalılar, su kemerleri, yollar, amfitiyatrolar ve tapınaklar gibi uzun ömürlü yapılar yaratma eğilimine sahipti ve bu yapıların çoğu şehrin topografyasının temeli haline geldi.
Sonraki yüzyıllarda, şehir, savaşın, sosyal kargaşanın ve zamanın geçişinin getirdiği değişikliklerle yükselen ve düşen binalarla katmanlar halinde büyüdü.
Ortaçağda insanlar yeni inşaat için kırık ve terk edilmiş antik binalardan malzeme kullandılar. Bununla birlikte, modern zamanlarda, sokaklar ve binalar genellikle doğrudan eski temellerin üzerine inşa edilir.
Dr. Guidetti, “Camın yüzeyinde yetişen kristaller, aynı zamanda şehir geliştikçe zeminde meydana gelen koşullardaki değişikliklerin bir yansımasıdır: çevre tarihinin bir kaydı.” dedi ve çalışmanın Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlandığını söyledi.