Древние империи помнят своими впечатляющими инженерными подвигами — Мачу-Пикчу в Перу, пирамиды в Египте и Пантеон в Греции — это лишь некоторые из них. Но при этом ремесленники этих эпох были не только настоящими мастерами столь масштабных проектов, но и обладали завидными успехами на гораздо более микроскопических уровнях.
Манипулирование материалами на атомном и молекулярном уровне для создания новых свойств звучит как совершенно современная концепция. Но ремесленники в прошлом также управляли материей в мельчайших измерениях. По современным меркам они работали в области нанотехнологий, называемой нанокомпозитами. Это тип материалов, в которых смешаны наночастицы с целью общего улучшения материи.
Известно большое количество примеров древних артефактов, созданных на основе нанокомпозитов. Чаша Ликурга, например, является замечательным римским сокровищем, датируемым примерно 400 годом нашей эры. Он сделан из стекла, которое меняет свой цвет на солнце. Чаша содержит наночастицы золота и серебра, которые расположены таким образом, что чаша кажется зеленой в преломленном свете, но ярко-красной, когда свет свободно проходит через нее.
В древнем городе майя Чичен-Ица были обнаружены лазурные, устойчивые к коррозии пигменты, известные как голубой майя, которые впервые были добыты в 800 году нашей эры. Это сложный материал, который содержит нанопористую глину, в которую химически смешивается краситель индиго для получения экологически устойчивого пигмента.
Керамика эпохи Возрождения была украшена специальным металлическим лаком переливающихся цветов, блеск и оттенки которого обусловлены наночастицами меди и серебра.
Основываясь на этих и многих других примерах, можем ли мы сказать, что люди, которые их делали, хорошо разбирались в нанотехнологиях? Ян Фристоун из Института археологии Университетского колледжа Лондона, изучавший Кубок Ликурга, утверждает, что это невозможно: «Они обладали высокой квалификацией, но ни в коем случае не были осведомлены о нанотехнологиях. Они не осознавали, что работают на наноуровне».
Ученые проводят анализы на микроскопическом уровне, чтобы разгадать наноструктуру таких исторических находок, но они до сих пор не могут точно сказать, как они были сделаны. Как древним людям удавалось растворять эти металлы в стекле? Как им удалось добиться такого однородного распределения наночастиц? Это вопросы, над которыми мы можем продолжать размышлять, но вряд ли сможем дать определенный ответ.
Одним из потенциальных недостатков такого микроскопического исследования является то, что оно разрушает подлинный внешний вид самого артефакта. Когда его много, как в случае с экологически чистой майской лазурью, взять пробу на анализ не проблема. Но когда находки крайне редки, объяснить их мастерство гораздо сложнее. Сам Фристоун утверждает: «Нет возможности попробовать Кубок Ликурга. Он слишком уникален и ценен, к счастью для нас, его фрагменты были найдены и сохранены несколько десятков лет назад».
Такие исследования предоставляют полезную информацию и направления для новых исследований в области нанотехнологий. Например, понимание наномеханизма, объясняющего свойства майской лазури, дало современным ученым новое направление в их исследованиях других стойких наноструктурированных пигментов. Исследователи из Национального центра научных исследований Франции проанализировали материалы с нанопорами, на основе которых можно сделать органические краски более стойкими, а также создать на той же основе новые пигменты.
Такие исторические открытия являются результатом сотен лет испытаний и экспериментов. Специалисты в области нанотехнологий в наши дни используют в качестве основы достижения древних художников и мастеров. Но в то же время они обладают знаниями о поведении и свойствах атомов и молекул, а также высокотехнологичным оборудованием, которое помогает им работать над новыми материалами, продуктами и устройствами на основе нанотехнологий.