Всем привет. В этой статье расскажу об необычном эффекте кубка, так же углублюсь в историю его изучения.
Если не хотите читать много текста, то листайте вниз, там я "вкратце" объяснил из чего сделан кубок и прикрепил фото реплики сделанной Британским музеем.
Необычность эффекта заключается в том что, стекло чашки дихроично. Т.е. в прямом свете он непрозрачно-зелёного цвета, но когда свет проходит сквозь стекло (проходящий свет), он меняет цвет на полупрозроный рубиновый. Кубку преписывают 4 век нашей эры.
Итак, перейдем к истории изучения. В 1959 году Британский музей отправил образец кубка в исследовательские лаборатории General Electric Company для того, чтобы попытаться определить краситель. Химический анализ показал, что стекло имеет содово-известково-кварцевый тип, аналогичный большинству других римских стекол , в котором дополнительно содержится около 0,5% марганца. Кроме того, 1% составляет ряд микроэлементов, включая серебро и золото. Исследователи высказали предположение о том, что уникальный эффект кубка может быть связан с присутствием в стекле коллоидного золота. Было также отмечено, что для получения данного стекла необходимо было совпасть множеству условий. Такие как: время и температура плавления, химические условия во время плавления и последующей термообработке.
В 1962 году образец был отправлен доктору Роберту Брилю из Corning Museum of Glass. Работа Брилла подтвердила, что дихроизм был связан с присутствием в стекле небольших количеств золота (около 40 ppm) и серебра (около 300 ppm). Однако простое добавление золота и серебра в стекло не создавало бы этих уникального эффекта. Важней фактор - это образование мельчайших субмикроскопических кристаллов или коллоидов металлов. Известно, что коллоидные системы могут приводить к явлению рассеяния света - к дихроическим эффектам. Было высказано предположение, что и золото, и серебро способствовали цвету, золотой компонент в основном отвечал за красноватую передачу и серебро за зеленоватое отражение.
В работе Брилла и GEC было предположено, что стекло, содержащее мельчайшие количества золота и серебра, подвергалось термообработке с использованием подходящих восстановителей для получения коллоидных металлических частиц внутри стекла, что приводило к зелено-красным дихроичным эффектам. Цвета, полученные в таком процессе, зависели бы от точной коллоидной концентрации и диаметра частиц и сильно зависели от пропорций и состояния окисления некоторых элементов, времени и температуры нагрева и, даже, атмосферы при нагревании.
Но, тогда используя имеющуюся технологию, Брилл не смог однозначно продемонстрировать присутствие металлических частиц. Относительный вклад серебра и золота в эффект красителя, а также было неясно то, были ли предполагаемые металлические коллоиды золотым серебром или отдельными частицами серебра и золота. Поэтому в конце 1980-х годов еще один небольшой фрагмент Кубка был подвергнут обследованию Барбером и Фрестоуном. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия выявила наличие мельчайших частиц металла, обычно диаметром 50-100 нм. Рентгеновский анализ показал, что эти наночастицы представляют собой сплав серебро-золото с отношением серебра к золоту около 7 к 3, содержащий дополнительно около 10% меди. Идентификация частиц сплава серебро-золото подтверждает предыдущий вывод о том, что дихроичный эффект вызван коллоидным металлом. Скорее всего был использован сплав электриума (зелёного золота). Было показано, что в дополнение к этим металлическим частицам существует множество мелких частиц (15-100 нм), которые являются частицами хлорида натрия. Хлор, вероятно, получен из минеральных солей, используемых для введения щелочи во время производства стекла.
Представляет интерес высокое соотношение золота и серебра частиц сплава в стекле (3 : 7) относительно отношения золото: серебро (Au : Ag) в стекле в целом (около 1: 7). Это является отражением относительных потенциалов восстановления Ag + и Au + и указывает, что значительная часть серебра оставалась растворенной в силикатной матрице после осаждения частиц сплава.
Недавняя работа Вагнера и его коллег показывает, что золото растворяется в стекле в моновалентной форме. Сокращение ранее растворенного серебра и золота во время термообработки стекла приведет к тонкой дисперсии наночастиц серебра и золота , ответственных за цвет. Ключевым агентом, который, вероятно, принимал участие в окислительно-восстановительной реакции, которая уменьшала серебро и золото, является многовалентная сурьма, которая присутствует в стекле около 0,3%. Сурьма обычно добавлялась к стеклу в римский период, как окислитель и осветлитель.
Мелкие частицы хлорида натрия, которые наблюдаются ,вероятно, были израсходованы из стекла во время обработки, что вызвало кристаллизацию частиц сплава, но поскольку они бесцветны и их показатель преломления близок к показателю кальциевого и кальциево-кремнеземного стекла, их непосредственный вклад в цвет стекла, вероятно, был минимальным. Однако было обнаружено, что добавления галогенидов способствуют развитию цвета в золотых рубиновых стеклах, поэтому возможно, что хлорид натрия в стекле косвенно способствовал его цвету.
Таким образом, можно сказать, что создателям кубка очень-очень повезло получить дихроичный эффект
Вывод: в стекло содово-известково-кварцевого типа был добавлен сплав электриума (зелёного золота), многовалентная сурьма (0.3%), хлорид натрия. Сурьма уменьшила дисперсию сплава, хлорид натрия вызвал кристаллизацию частиц сплава (его непосредственный вклад в цвет стекла, вероятно, был минимальным в отличие от сурьмы).