Аналіз мікроскопічної структури стародавнього осколка римського скла показав, як формуються фотонні кристали, і це може дозволити їх вирощувати.
Римське скло, поховане протягом 2000 років, повільно перетворюється в дивний тип кристала. Воно дивним чином заломлює світло, і вчені нарешті зрозуміли, чому. Цей тип скла, який використовується в глечиках для зберігання води або вина, часто відрізняється тонкою патиною золота, яке переливається синім, зеленим і оранжевим кольорами, які мерехтять на його поверхні.
Проаналізувавши мікроструктуру осколка римського скла, вчені виявили, що римське скло — це природний фотонний кристал в штучному матеріалі. Вони також з’ясували, як він, ймовірно, набув характеру опалового блиску. Дослідники опублікували свої висновки в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Фотонні кристали — це матеріали, що складаються з періодично щільних і менш щільних шарів з різними показниками заломлення, тобто кожен шар відбиває світло різних довжин хвиль під різними кутами. Оскільки колір фотонних кристалів залежить від кута, під яким на них дивляться, світло, яке вони відбивають, переливається.
Дослідники проаналізували золотисту поверхню осколка римського скла, знайденого недалеко від стародавнього міста Аквілеї в Італії і датованого періодом між I століттям до нашої ери і I століттям нашої ери.
Вчені вивчили скло через оптичний мікроскоп і склали карту його поверхні за допомогою скануючого електронного мікроскопа. Виявилося, що структура скла складається з шарів кремнезему нанометрової товщини, розташованих у вигляді структури, відомої як стопки Брегга. Вона змінює показники заломлення між високими і низькими, щоб надати склу характерний блиск.
Райдужна патина утворилася в результаті багатьох циклів ерозії і реконструкції. Дощ і глина руйнували частину кремнезему скла тільки для того, щоб знову відновити його. Це і призвело до появи деяких мінералів, присутніх в глині.