Khám phá sự kỳ lạ của chiếc cốc 1600 tuổi

Bí mật về một chiếc cốc La Mã 1600 tuổi ở Bảo tàng Anh chính là chìa khóa cho một công nghệ mới cực kì nhạy bén, nhờ đó có thể giúp chẩn đoán các bệnh của con người hay định vị các loại chất độc hóa sinh ở các trạm kiểm soát an ninh.

Chiếc cốc thủy tinh được chế tác vào thế kỉ thứ 4 sau CN, có tên gọi là “Cốc Lycurgus” bởi hình trang trí có hình vua Lycurgus xứ Thrace bị mắc trong một đám cây nho, do các hành động độc ác chống lại vị thần rượu Dionysus trong thần thoại Hi Lạp.

Chiếc cốc có màu xanh ngọc bích khi chiếu sáng từ phía trước và màu đỏ máu khi chiếu từ phía sau, đây là một đặc tính làm đau đầu các nhà khoa học suốt hàng chục năm sau khi họ thu được chiếc cốc vào những năm 1950. Bí ẩn này đã không tìm được lời giải đáp cho tới tận năm 1990, khi các nhà nghiên cứu người Anh quan sát các mảnh vỡ dưới kính hiển vi và phát hiện ra chính những người thợ La Mã là những người tiên phong về công nghệ nano bằng cách trộn các hạt vàng và bạc cực nhỏ vào trong thủy tinh.

Mỗi hạt kim loại này được mài cho tới khi kích cỡ chỉ còn 50 nanomet, chưa tới 1/1000 hạt muối. Tỉ lệ pha trộn chính xác của hỗn hợp này cho thấy là người La Mã biết rõ việc họ đang làm – “một kì tích”, trích lời nhà khảo cổ Ian Freeston ở đại học London.

Công nghệ nano cổ đại hoạt động như sau: Khi được chiếu sáng, các hạt electron trong mảnh kim loại dao động và biến đổi màu sắc của chiếc cốc dựa vào vị trí của người quan sát. Gang Logan Liu, kĩ sư ở đại học Illinois là người từ lâu đã tập trung vào việc sử dụng công nghệ để chẩn đoán bệnh tật. Cùng với các đồng nghiệp, ông đã nhận ra khả năng tiềm tàng mà hiệu ứng này mang lại. “Người La Mã biết cách chế tạo và áp dụng các hạt nano vào nghệ thuật”, Liu cho biết, “Chúng tôi muốn xem liệu công nghệ này có ứng dụng khoa học nào không”.

Công nghệ nano cổ đại khiến chiếc cốc biến đổi màu sắc khi được chiếu sáng hoặc khi chứa các loại chất lỏng khác nhau.

Khi các loại chất lỏng khác nhau được đổ đầy cốc, Liu cho rằng chúng sẽ thay đổi cách các electron tương tác với nhau, và từ đó thay đổi màu sắc. Khi nước, dầu, dung dịch đường và dung dịch muối được đổ vào đây, chúng tái hiện một dải các màu dễ nhận biết, ví dụ như xanh lục nhạt cho nước và đỏ cho dầu. Mẫu thử nghiệm này nhạy hơn 100 lần trước sự thay đổi nồng độ của muối so với các cảm biến trên thị trường sử dụng công nghệ tương tự. Một ngày nào đó nó có thể xuất hiện trên các thiết bị cầm tay để phát hiện các tác nhân gây bệnh trong nước bọt hoặc nước tiểu, hoặc phát hiện những tên khủng bố tìm cách mang chất lỏng nguy hiểm lên máy bay.