Tái hiện hiệu ứng quang học kỳ lạ của Chén Lycurgus huyền thoại bằng tác phẩm điêu khắc thủy tinh

Chén Lycurgus, có niên đại khoảng năm 400 sau Công nguyên, là một trong những hiện vật thủy tinh bí ẩn và nổi tiếng nhất của thế giới cổ đại. Điều khiến nó trở nên đặc biệt chính là hiệu ứng quang học kỳ lạ: khi được chiếu sáng từ phía trước, chén có màu xanh lá; nhưng khi ánh sáng chiếu từ phía sau, nó lại chuyển sang màu đỏ thẫm. Mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Sheffield đã thành công trong việc tái tạo công thức chế tác gốc để tạo ra một tác phẩm điêu khắc thủy tinh đương đại sở hữu cùng hiệu ứng thị giác ấy.

Bí ẩn 1.600 năm của dòng thủy tinh lưỡng sắc

Chén Lycurgus được làm từ thủy tinh lưỡng sắc (dichroic glass) và được xếp vào hàng "bảy kỳ quan thủy tinh" của thế giới. Đây là một trong chỉ khoảng 40 chiếc chén lồng thủy tinh (cage cup) còn sót lại đến ngày nay. Tên gọi của chén bắt nguồn từ cảnh tượng khắc trên bề mặt, mô tả vua Lycurgus xứ Thrace.

Trong nhiều thế kỷ, giới khoa học không thể lý giải chính xác vì sao chiếc chén lại có khả năng đổi màu đến vậy. Mãi đến năm 2007, một nhóm nhà nghiên cứu mới phát hiện ra nguyên nhân: hiệu ứng đổi màu đến từ sự hiện diện của các hạt nano trong thủy tinh. Đây là kết quả của việc những người thợ thủ công La Mã đã thêm vàng và bạc nghiền mịn vào hỗn hợp nấu chảy.

Chính các hạt nano này làm thay đổi cách các electron trong chén dao động khi phản ứng với ánh sáng, khiến màu sắc mà người quan sát nhìn thấy thay đổi tùy theo vị trí đứng của họ.

Cơ chế đằng sau hiệu ứng đổi màu

Hiện tượng này có điểm tương đồng với hiệu ứng đổi màu của các bức ảnh daguerreotype thế kỷ 19, vốn được giải thích nhờ đặc tính tán xạ của hạt nano. Quá trình chế tác diễn ra như sau:

• Người La Mã thêm muối vào silicon (cát) khi nấu chảy để tạo thủy tinh.
• Những loại muối này chứa các nguyên tử vàng.
• Trong quá trình nấu chảy, các nguyên tử này kết tụ lại và tạo thành hạt nano.
• Chính các hạt nano này tạo ra màu sắc của thủy tinh.

Đây cũng là nguyên lý chung để làm bất kỳ loại kính màu nào. Đáng chú ý, hiện tượng này còn tương tự cách cấu trúc mạng tinh thể tinh xảo của tinh thể quang tử (photonic crystal) tạo ra màu sắc óng ánh trong tự nhiên, chẳng hạn như cánh bướm hay đá opal.

Ý nghĩa của thành tựu mới

Việc tái tạo thành công công thức chế tác không chỉ là một kỳ tích về mặt kỹ thuật mà còn mở ra những hướng nghiên cứu thú vị. Các nhà khoa học tại Đại học Sheffield đã chứng minh rằng kỹ thuật của những nghệ nhân La Mã cổ đại có thể được áp dụng vào chế tác thủy tinh đương đại để tạo ra những hiệu ứng quang học ấn tượng.

Thành tựu này cũng gợi mở tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực như vật liệu quang học, cảm biến và công nghệ hiển thị, nơi việc điều khiển màu sắc dựa trên cấu trúc nano ngày càng đóng vai trò quan trọng. Với những ai quan tâm đến sự giao thoa giữa nghệ thuật cổ đại và khoa học vật liệu hiện đại, câu chuyện về Chén Lycurgus là một minh chứng sinh động cho thấy tri thức của người xưa vẫn còn nhiều điều để chúng ta khám phá.