Οι αρχαίοι κατείχαν τη νανοτεχνολογία;

Το Κύπελλο του Λυκούργου,
αριστερά στην σκιά, δεξιά στο φως

Ο αρχαίος κόσμος είναι γνωστός για τα επιβλητικά επιτεύγματα υψηλής τεχνολογίας, με τον δικό μας Παρθενώνα, τις Πυραμίδες της Αιγύπτου και το Μάτσου Πίτσου στο Περού, να αποτελούν μερικά από τα χαρακτηριστικότερα παραδείγματα. Ωστόσο, οι τεχνίτες της αρχαιότητας έχουν δώσει εξαιρετικά τεχνολογικά δείγματα όχι μόνο στη μεγάλη αλλά και στη μικρή κλίμακα. Αυτή που σήμερα αποκαλούμε νανοτεχνολογία.



Ο χειρισμός υλικού σε ατομική ή μοριακή κλίμακα για τη δημιουργία νέων λειτουργιών και ιδιοτήτων μοιάζει εντελώς σύγχρονη. Ωστόσο, τεχνίτες του παρελθόντος είχαν καταφέρει να ελέγχουν την ύλη σε μικροσκοπικές κλίμακες. Αυτό τουλάχιστον αναφέρει άρθρο του Guardian, που μιλάει για μια σειρά διάσημων αρχαίων αντικειμένων, τα οποία κατασκευάστηκαν από τεχνίτες που γνώριζαν τη χρήση νανοσύνθετων υλικών.


Η Κούπα του Λυκούργου, που βρίσκεται στο Βρετανικό Μουσείο, είναι ένα περίτεχνο, εξαιρετικής τεχνικής, γυάλινο αντικείμενο του 4ου αι. μ.Χ. Είναι το μοναδικό δείγμα ενός πολύ ειδικού τύπου γυαλιού, γνωστό ως διχροϊκό, που αλλάζει χρώματα όταν το κρατά κανείς κοντά σε φως. Η αδιαφανής πράσινη επιφάνειά του μετατρέπεται σε ένα λαμπερό ημιδιαφανές κόκκινο όταν το διαπερνά το φως. Το γυαλί του περιέχει μικροσκοπικές ποσότητες κολλοειδούς χρυσού και ασημιού, που δίνει αυτές τις ασυνήθιστες οπτικές ιδιότητες.

Η περίφημη «Κούπα του Λυκούργου»: τα αιχμαλωτισμένα στο κρύσταλλό της ιχνοστοιχεία χρυσού και αργύρου διεγείρονται από το φως και σχηματίζουν μια «ρευστή ασπίδα πλασμονίων». Όταν το φως είναι εξωτερικό, η ασπίδα αυτή ανακλά στα μάτια μας κυανοπράσινο φως. Όταν είναι εσωτερικό, βλέπουμε αυτό που της ξεφεύγει, το κόκκινο.

Τα χαλύβδινα ξίφη της Δαμασκού κατασκευασμένα μεταξύ 300 και 1700 μ.Χ. είναι γνωστά για την εντυπωσιακή τους αντοχή και τις εξαιρετικά κοφτερές αιχμές τους. Οι ατσάλινες λεπίδες τους περιέχουν ειδικές δομές σε νανοκλίμακα, που ενισχύουν τις ιδιότητες του υλικού από το οποίο έχουν κατασκευαστεί.

Μια αντιδιαβρωτική γαλάζια χρωστική ουσία, γνωστή ως βαφή Μπλε Μάγια (Maya Blue), που πρωτοεμφανίστηκε το 800 μ.Χ., ανακαλύφθηκε στην προ-Κολομβιανή πόλη των Μάγια, την Τσίτσεν Ίτζα. Το σύνθετο υλικό της περιέχει πηλό με μικροσκοπικούς πόρους, όπου το λουλακί χρώμα συνδυάζεται χημικά με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργεί μια σταθερή χρωστική ουσία.

Θα μπορούσαμε λοιπόν να πούμε ότι οι τεχνίτες αυτών των υλικών ήταν νανοτεχνολόγοι; Στο άρθρο αναφέρεται η γνώμη δύο ειδικών, του Ίαν Φριστόουν από το Ινστιτούτο Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου του Λονδίνου UCL, που μελέτησε την Κούπα του Λυκούργου και του Πίτερ Πόφλερ, από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης, ο οποίος ασχολήθηκε με την έρευνα των δαμασκηνών σπαθιών.

Και οι δύο πιστεύουν ότι δεν πρόκειται για κάτι τέτοιο. «Ήταν άτομα υψηλής εξειδίκευσης, αλλά σίγουρα δεν ήταν νανοτεχνολόγοι. Δεν γνώριζαν ότι δούλευαν σε νανοκλίμακα» δηλώνει ο Ίαν Φριστόουν. Από την πλευρά του ο Πίτερ Πόφλερ θεωρεί ότι ανέπτυξαν υλικά με τη δοκιμή, χωρίς να γνωρίζουν τις διαδικασίες που συμβαίνουν μέσα στα στερεά.

Τα περίφημα χαλύβδινα "Δαμασκηνά σπαθιά", με τα χαρακτηριστικά μοτίβα τους, υπήρξαν διάσημα για την αντοχή τους και την εξαιρετικά αιχμηρή λεπίδα τους. Η παράδοση λέει ότι μπορούσαν με ένα κτύπημα να κόψουν τα ευρωπαϊκής κατασκευής σπαθιά, όπως και βράχους. 

Στη σύγχρονη έρευνα χρησιμοποιήθηκε υψηλή μικροσκοπική ανάλυση για την ανακάλυψη της νανοδομής αυτών των αντικειμένων, αλλά τα συμπεράσματα δεν αποδεικνύουν τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάστηκαν. «Πώς διέλυαν αυτά τα μέταλλα στο γυαλί; Με ποιο τρόπο έπαιρναν μια τόσο ομογενοποιημένη κατανομή νανοσωματιδίων; Μπορούμε μόνο να υποθέσουμε, καθώς στην πραγματικότητα δεν ξέρουμε πώς τα κατάφεραν», δηλώνει ο Φρίστοουν για τους κατασκευαστές γυαλιών της ρωμαϊκής εποχής, που έφτιαξαν την περίφημη Κούπα.

Ένα μειονέκτημα όμως της χρήσης υψηλής μικροσκοπικής ανάλυσης είναι ότι μέρος των πολύτιμων αντικειμένων θα πρέπει να καταστραφεί. Όταν πρόκειται για άφθονο υλικό, όπως η ανθεκτική βαφή Μπλε Μάγια, η απόσπαση ενός μικρού τμήματος για ανάλυση δεν είναι τόσο σημαντική. Όταν όμως η έρευνα αφορά σπάνια ευρήματα, τότε τα πράγματα δυσκολεύουν. «Σε καμία περίπτωση δεν είναι αποδεκτή η απόσπαση δείγματος από την Κούπα του Λυκούργου. Είναι τόσο μοναδικό, τόσο πολύτιμο εύρημα. Ευτυχώς για εμάς, μερικά κομμάτια γυαλιού που βρέθηκαν στη μεταλλική βάση του πριν από δεκαετίες έχουν διασωθεί», δηλώνει ο Φρίστοουν.

Στην περίπτωση του χαλύβδινου ξίφους, οι επιμελητές του Ιστορικού Μουσείου της Βέρνης, που το δώρισαν στην έρευνα, στάθμισαν τα πιθανά οφέλη από την απώλεια ενός σπαθιού από τη συλλογή. Είναι θυσίες που, σύμφωνα με το άρθρο, αξίζουν τον κόπο, καθώς κάποιες από τις μελέτες δίνουν νέες κατευθύνσεις στην έρευνα της νανοτεχνολογίας.

Για παράδειγμα, η κατανόηση του μηχανισμού μικροσκοπικής κλίμακας που κρύβεται πίσω από τη βαφή των Μάγια, προσφέρει νέα στοιχεία στους επιστήμονες που ερευνούν σταθερές υβριδικές νανοδομημένες χρωστικές ουσίες. Οι έρευνες που γίνονται από το Γαλλικό Εθνικό Κέντρο Επιστημονικών Ερευνών έχουν οδηγήσει στην ανακάλυψη μιας ποικιλίας υλικών με μικροσκοπικούς πόρους που βοηθούν στη σταθεροποίηση οργανικών βαφών. Επίσης, ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τορίνο μελετούν τη μέθοδο παρασκευής της βαφής των Μάγια ως προς τις δυνατότητες παραγωγής ανθεκτικών χρωμάτων.

Με τον ίδιο τρόπο, η κατανόηση των ιδιοτήτων της Κούπας του Λυκούργου μπορεί να βοηθήσει στην παρασκευή ειδικών ταινιών που περιέχουν νανοσωματίδια χρυσού, οι οποίες αντανακλούν τις υπέρυθρες ακτίνες και ταυτόχρονα μεταδίδουν το φως. Οι ταινίες αυτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε παράθυρα κτιρίων σε ζεστές χώρες για να αντανακλούν τη θερμότητα, επιτρέποντας την είσοδο του φωτός, μειώνοντας με αυτόν τον τρόπο τη χρήση των κλιματιστικών.

Η γνώση αυτή είναι αποτέλεσμα εκατοντάδων χρόνων δοκιμών και πειραματισμών, με τους τεχνίτες να την περνούν από γενιά σε γενιά. Οι νανοτεχνολόγοι μπορούν να στηριχθούν πάνω στην αρχαία σοφία και μέσα από τη σύγχρονη κατανόηση της συμπεριφοράς των ατόμων και των μορίων να φτιάξουν συναρπαστικά νέα προϊόντα και συσκευές.