Forscher haben in Rom Fragmenten von antikem Glas entdeckt und festgestellt, dass sie eine Mosaik aus schillernden Farben aufweisen, darunter blaue, grüne, orange und goldene Spiegel. Diese Glasartefakte, die über Tausende von Jahren ihre Moleküle neu angeordnet und kombiniert haben, werden als photonische Kristalle bezeichnet. Photonische Kristalle finden in der modernen Technologie verschiedene Anwendungen, wie zum Beispiel in der optischen Kommunikation, in Filtern, Lasern, Spiegeln und Antireflexionsvorrichtungen. Eine kürzlich in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlichte Studie untersuchte die atomare und mineralische Struktur, die sich aus den ursprünglichen Silikat- und Mineralbestandteilen im Glas entwickelt hatte, unter dem Einfluss von pH-Werten und schwankendem Grundwasser. Die Forscher entdeckten eine Nanofabrikation von photonischen Kristallen an der Oberfläche des Glases, die sich im Laufe von Jahrhunderten durch Korrosion und Rekonstruktion bildete. Die Struktur bestand aus Siliziaschichten, sogenannten Bragg-Stapeln, die verschiedene schmale Wellenlängen des Lichts reflektierten und letztendlich das goldene Spiegelbild der Patina des Glases erzeugten. Diese geordnete Anordnung von kristallinem Material auf der Oberfläche des Glases kann Einblicke in das Wachstum optischer Materialien bieten. Das Wachstum dieser Kristalle spiegelt die Umweltveränderungen wider, die im Boden während der Entwicklung der antiken Stadt Rom stattfanden.
Einführung
Ein Überblick über die Entdeckung und Bedeutung der photonischen Kristalle im antiken römischen Glas.
Die irisierenden Farben des römischen Glases
Erklärung des Mosaiks aus irisierenden Farben, die auf der Oberfläche antiker römischer Glasartefakte zu finden sind.
Entstehung durch molekulare Umordnung
Erörterung, wie sich die Moleküle im Glas über Tausende von Jahren umordnen und neu kombinieren, was zu den lebendigen Farben führt.
Die Anwendungen von photonischen Kristallen
Erkundung der verschiedenen modernen technologischen Anwendungen von photonischen Kristallen.
Optische Kommunikation
Erklärung, wie photonische Kristalle in der optischen Kommunikation verwendet werden, um Licht zu manipulieren und zu kontrollieren.
Filter und Laser
Erörterung der Verwendung von photonischen Kristallen als Filter und in der Lasertechnologie.
Spiegel und Antireflexionsgeräte
Erklärung, wie photonische Kristalle in Spiegeln und Antireflexionsgeräten eingesetzt werden.
Nanofertigung von photonischen Kristallen im römischen Glas
Überblick über die kürzlich in PNAS veröffentlichte Studie, die die atomare und mineralische Struktur im römischen Glas untersuchte.
Einfluss von pH-Werten und schwankendem Grundwasser
Erklärung, wie die pH-Werte und das schwankende Grundwasser in der römischen Umgebung die Bildung von photonischen Kristallen beeinflusst haben.
Die Rolle der Korrosion und Rekonstruktion
Erörterung des Prozesses der Korrosion und Rekonstruktion, der zur Bildung von nanofertigten photonischen Kristallen auf der Oberfläche des Glases führte.
Die Struktur von photonischen Kristallen auf römischem Glas
Erklärung der Silikaschichten, die als Bragg-Schichten bezeichnet werden und die photonischen Kristalle bilden und das goldene Spiegelbild erzeugen.
Reflektion von verschiedenen engen Wellenlängen des Lichts
Erörterung, wie die geordnete Anordnung des kristallinen Materials auf der Oberfläche des Glases verschiedene enge Wellenlängen des Lichts reflektiert.
Einsichten in das Wachstum optischer Materialien
Erkundung, wie das Wachstum von photonischen Kristallen auf der Oberfläche des Glases Einsichten in das Wachstum optischer Materialien bietet.
Die in römischem Glas reflektierten Umweltveränderungen
Erklärung, wie das Wachstum von photonischen Kristallen auf der Oberfläche des Glases die Umweltveränderungen widerspiegelt, die im antiken Rom stattfanden.
Grundwasser- und pH-Veränderungen
Erörterung, wie die Schwankungen im Grundwasser und den pH-Werten die Entwicklung der photonischen Kristalle beeinflusst haben.
Entwicklung der antiken Stadt Rom
Erkundung, wie das Wachstum der photonischen Kristalle auf der Oberfläche des Glases die sich verändernde Landschaft und Umgebung des antiken Roms widerspiegelt.
