Lycurgus 杯可追溯至公元 400 年左右,是现存最著名的双色玻璃(dichroic glass)范例之一。这种特性使容器能够根据观察者的视角改变颜色:在反射光(从前方照明)下观察时,它呈现绿色;而在透射光(背光)下观察时,它会变为深红色。几个世纪以来,这种光学转变背后的机制一直是个谜,直到 2007 年,科学家在玻璃材料中发现了嵌入的黄金和白银纳米颗粒。

在反射光下呈现绿色的 Lycurgus 杯
当从前方照明时,Lycurgus 杯的双色玻璃呈现绿色。arstechnica.com

这张图片展示了第一段中描述的杯子在反射光下的外观。

在透射光下呈现红色的 Lycurgus 杯
当背光时,同样的玻璃容器会变为深红色。arstechnica.com

这张图片展示了第一段中提到的透射光效果。

这些纳米颗粒的直径约为 70 纳米,会触发一种被称为表面等离子体共振的现象。由于它们嵌入在玻璃内部而非位于表面,因此它们与光相互作用的方式是:在背光时,它们比红光更有效地散射光谱中的蓝光端。据信,罗马工匠可能是在熔炼过程中通过向沙子(硅)中添加盐类,从而将这些金属引入玻璃熔体中。虽然确切的比例尚不清楚,但据估计,只需向玻璃助熔剂中添加 330 ppm 的白银和 40 ppm 的黄金即可达到这种效果。

虽然原始的罗马技术可能属于经验发现——甚至可能是作坊中金箔或白银粉尘的意外污染——但现代研究人员现在已经建立了一套一致且可复制的配方。包括 Lisa Hollands 和 Caroline Jackson 在内的谢菲尔德大学科学家花费数年时间实验不同的熔炉类型、氧气水平和各种材料,以生产出模仿古代双色效果的现代玻璃。这一突破让玻璃艺术家 Elliot Walker 能够创作出一件向原始杯子的形状和光学特性致敬的新雕塑,成功架起了跨越 1,600 年的玻璃制造历史的桥梁。然而,一个关键的不确定性仍然存在:虽然谢菲尔德团队掌握了可复制的方法,但目前仍不清楚原始的罗马工匠是有意识地控制这些微量的金属浓度,还是在完善一个依赖于幸运、偶然化学反应的工艺。

由艺术家 Elliot Walker 创作的现代玻璃雕塑
艺术家 Elliot Walker 使用谢菲尔德团队复制的配方创作了一件新雕塑。arstechnica.com

这张图片描绘了 Elliot Walker 使用新建立的配方创作的现代雕塑。