Chiếc cốc Lycurgus 1.600 năm tuổi hiện được trưng bày tại Bảo tàng Anh đã khiến các nhà khoa học chấn động, khi họ khám phá ra rằng chiếc cốc từ thời cổ đại này được làm bằng công nghệ nano.

Chiếc cốc Lycurgus. Ảnh: The Vintage News

Xuất xứ của cái tên Lycurgus

Lycurgus là tên một vị vua của Edoni tại Thrace. Là một người tính tình hung bạo, Lycurgus đã cấm người tu luyện theo thần Dionysos, đàn áp các môn đồ của Ngài trong đó có Ambrosia.

Được sự trợ giúp của nữ thần Đất Mẹ, Ambrosia đã biến thành dây nho cuốn quanh người vị vua và bắt giữa ông ta. Chiếc cốc mô tả Lycurgus bị các nhánh cây nho giam giữ trong khi thần Dionysos, thần Pan và satyr (nửa người nửa ngựa) trừng phạt ông vì những hành động hung ác bất kính với Thần.

Một số nhà sử học cho rằng có thể hình khắc này đề cập đến sự bại trận của Hoàng đế La Mã Licinius trước hoàng đế Constantine I trong trận chiến Chrysopolis năm 324. Do vậy, người ta tin rằng chiếc cốc được chế tác tại Alexandria và có niên đại từ thế kỷ thứ 4.

Cổ thư Historia Augusta có ghi chép, Hoàng đế Hadrianus đã dành tặng người anh rể Servianus hai chiếc cốc lưỡng sắc: “Tôi gửi tặng anh vài chiếc cốc đổi màu mà tôi được một thầy tư tế ở một ngôi đền tặng, đặc biệt dành cho anh và em gái tôi. Tôi mong anh sẽ dùng chúng trong các buổi lễ.”

Lycurgus có thể là một trong số hai chiếc cốc này và từng được sử dụng trong các buổi yến tiệc.

Bằng chứng công nghệ nano đã được sử dụng từ thời cổ đại

Lycurgus – chiếc cốc La Mã niên đại từ thế kỉ thứ 4 có khả năng đổi màu từ xanh ngọc khi chiếu sáng từ phía trước sang màu đỏ khi chiếu sáng từ phía sau. Ảnh: tccl.info

Năm 1950, các nhà khoa học vô cùng bất ngờ trước khả năng đổi màu đặc biệt của chiếc cốc khi nó chuyển từ màu xanh ngọc sang màu đỏ bởi ánh sáng chiếu từ đằng sau. Từ đó, cốc Lycurgus thu hút sự chú ý của giới học thuật.

Năm 1959, sau khi nghiên cứu sơ bộ bao gồm phân tích quang phổ định tính, Bảo tàng Anh đã chuyển một mẫu đến phòng thí nghiệm General Electric Compant Ltd (GEC) tại Wembley. Phân tích hóa học tại đây cho thấy thủy tinh trong chiếc cốc thuộc loại soda-lime-silica (Na2O-CaO-SiO2), tương tự phần lớn mẫu thủy tinh thời La Mã khác và giống thành phần của kính cửa sổ và các chai thủy tinh ngày nay.

Chiếc cốc Lycurgus có cùng thành phần với thủy tinh hiện đại. Vậy điều gì đã làm nó đổi màu? Ảnh: ITN

B.S. Cooper tại GEC đã phát hiện ra rằng, các nhà kỹ nghệ khi xưa đã cho một lượng nhỏ phân tử vàng và bạc vào thủy tinh. Năm 1962, TS Robert Brill tại Corning Museum of Glass xác nhận có khoảng 400 ppm [1] vàng và 300 ppm bạc trong loại thủy tinh lưỡng sắc.

Tuy nhiên khi đơn thuần thêm một lượng nhỏ vàng và bạc như vậy vào thủy tinh thì sản phẩm thu được lại không có tính chất quang học như chiếc cốc Lycurgus. Tuy vậy, kỹ thuật công nghệ lúc bấy giờ không cho phép TS Brill có được câu trả lời rõ ràng.

Ảnh TEM của một hạt hợp kim vàng-bạc trong thủy tinh cốc Lycurgus. (Ảnh: The Trustees of the British Museum)

Vào cuối những năm 1980, các nhà khoa học người Anh là Barber (ĐH Essex) và Freestone (Phòng Thí nghiệm Bảo tàng Anh) đã kiểm định qua kính hiển vi điện tử (TEM) và phát hiện ra sự có mặt của một lượng nhỏ các hạt kim loại có đường kính từ 50-100 nm.

Không chỉ có các hạt nano kim loại, ngoài ra họ còn phát hiện có vô số các hạt nano NaCl có kích cỡ vô cùng nhỏ, chỉ 15-100 nm. Công nghệ nano hiện đại chỉ mới được phát triển ở cuối thế kỷ 20 và cũng khó đạt được đến kích thước nhỏ như thế này. Vậy mà cách đây cả ngàn năm, người La Mã cổ đại đã sở hữu những phát minh tiến bộ vượt thời gian và đây là điều khiến các nhà khoa học vô cùng bối rối.

Ảnh TEM chụp các hạt NaCl có kích thước nano bên trong mẫu thủy tinh từ chiếc cốc Lycurgus. (Ảnh: The Trustees of the British Museum)

Phân tích tia X cũng chỉ ra rằng, các hạt nano này là hợp kim vàng-bạc với tỉ lệ 3 vàng:7 bạc, ngoài ra thêm khoảng 10% đồng.  Tỷ lệ pha trộn kim loại quý chính xác trong thành phần của chiếc cốc do người La Mã cổ đại sản xuất đã khiến các nhà khoa học sửng sốt.  

Ngoài ra, nghiên cứu mới đây của một nhóm các nhà khoa học Anh chỉ ra rằng, sự khử vàng và bạc (hòa tan trước đó) trong quá trình xử lý nhiệt, đã tạo ra sự khuếch tán chính xác của các hạt nano kim loại trong thủy tinh, mang lại cho chiếc cốc Lycurgus màu sắc huyền bí đặc biệt như thế.

Chiếc cốc Lycurgus là một trong những ví dụ cho thấy công nghệ nano thời cổ đại đã đạt đến trình độ rất cao trong chế tác kính màu.

Ngự Yên