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Nanotecnología en una copa de hace casi 2.000 años

Una curiosa copa romana cambia de color según la luz que incida en ella. El secreto está en su curiosa composición.

Entre las miles de reliquias que se atesoran en el British Museum de Londres, hay una pieza que despierta un enorme interés desde hace décadas. Más allá de por su valor artístico, la pieza ha sorprendido a nivel científico.

La razón por la cual esta copa es tan especial es el sorprendente cambio de color que experimenta bajo la luz: al iluminarla exteriormente, parece ser gris verdosa pero, si se ilumina desde dentro, muestra una fuerte tonalidad rojiza. La nanotecnología tiene la explicación de este fenómeno.

HISTORIA DE UNA COPA ROMANA ÚNICA

La Copa de Licurgo, un vaso de vidrio romano que data del siglo IV d.C. y en el que, según los historiadores, se representa la victoria de Constantino I sobre Licinio. En ella aparece tallada la muerte del rey Licurgo, gran enemigo de Dionisio, el dios griego del vino. En esta versión del mito, el rey trató de acabar con una de sus ménades, la ninfa Ambrosía. Ella se transformó en una vid y se fue enrollando alrededor de Licurgo hasta que lo mató.

Pero volviendo a la ciencia de la copa, ¿cómo es posible que cambie de color de esta manera tan evidente esto posible? ¿De dónde viene este dicroísmo? A pesar de tener constancia escrita de la existencia de la copa desde 1845, no fue hasta 1990 cuando los científicos consiguieron resolver este misterio utilizando una moderna técnica de análisis, el microscopio electrónico de transmisión.

El secreto de este cambio de color se encuentra en el cristal con el que está fabricada; o más bien, en las diminutas partículas esféricas de diferentes metales incluidas en este cristal. Estas pequeñas partículas, llamadas nanopartículas, principalmente de oro y plata tienen diámetros que van de 50 nanómetros a 100 nanómetros, es decir, mil veces más pequeñas que un grano de sal.

Resulta que al ser iluminadas presentan un fenómeno llamado resonancia de plasmón de superficie: cuando el tamaño de una partícula metálica es mucho menor que la longitud de onda de la luz incidente, los electrones de ellas oscilan con el campo eléctrico de la luz. Para determinadas longitudes de onda, se produce un acoplamiento entre la oscilación del campo eléctrico incidente y la de los electrones, lo que provoca que la absorción de la luz de esa longitud de onda aumente considerablemente. Como consecuencia, también aumenta la reflexión de las longitudes de onda no absorbidas que se asocian a un determinado color, que es el color que vemos nosotros. Por último, la luz que no se ha reflejado por el objeto ni absorbido se transmite a través de él.

La copa de Licurgo en rojo

FOTO: THE TRUSTEES OF THE BRITISH MUSEUM

UNA COPA A VECES ROJA, A VECES VERDE

En el caso de la Copa de Licurgo, el color rojo observado en transmisión es el resultado de la absorción de la luz verde del espectro visible por las partículas de oro más pequeñas; la tonalidad morada se la otorgan las partículas más grandes del mismo material; y finalmente el color verde se debe a la reflexión de la luz de ese tono por las nanopartículas de plata.

En su momento, el hallazgo provocó un gran asombro, pero también escepticismo entre los científicos, pues fabricar unas partículas tan pequeñas hace 1.600 años requeriría una tecnología inexistente en ese momento. O una destreza inusual.

Como la concentración de este tipo de partículas es extremadamente baja (40 partes por millón en el caso del oro y 300 partes por millón en el caso de la plata), la principal hipótesis sobre su fabricación es que se pudo deber a cierta «contaminación» accidental con polvo de oro y plata finamente molido que se encontrara en los talleres de los artesanos.

Sin embargo, esta curiosa serendipia también ha sembrado dudas entre los especialistas: si la copa estuviera fabricada con partículas de tamaños ligeramente diferentes u otros materiales, no se hubiera conseguido este espectacular efecto.

Es más, la copa de Licurgo no es el único ejemplo de dicroísmo debido a nanopartículas metálicas que se han encontrado en diferentes partes del mundo. Fragmentos de diversas piezas conservadas en varios museos (en el Metropolitan Museum of Art en Nueva York o el Museo Arqueológico Nacional de Madrid, entre otros) presentan también esta propiedad.

NANOTECNOLOGÍA EN EL IMPERIO ROMANO Y LA EDAD MEDIA

En este punto, es razonable preguntarse si los romanos conocían las leyes físicas que regían estos fenómenos o si simplemente la creación de estos objetos se debió a una mera casualidad. Casi con total seguridad, esto será un enigma que nunca se resolverá pero lo que sí se sabe es que el empleo de nanopartículas con fines ornamentales no fue un secreto que desapareció con el final del Imperio Romano.

Los artesanos medievales también exploraron el efecto de la adición de pequeñas partículas metálicas al cristal para la fabricación de vidrieras de catedrales e iglesias. Ejemplos de ello son las vidrieras de la Catedral de Notre Dame y la de la Catedral de León, entre otras catedrales medievales. El color de estos cristales sólo se aprecia desde el interior, con la luz transmitida, fruto de la interacción entre las nanopartículas y la luz.

Muestras posteriores de uso de estas partículas en Europa incluyen la cerámica «esmaltada con estaño» de la Italia de los siglos XV y XVI y las porcelanas lustrosas «esmaltadas con cobre» de Wedgwood a principios del siglo XIX en Inglaterra. En América, los mayas también desarrollaron una hermosa pintura azul que se encuentra en sus murales y céramicas, que ha resistido al paso del tiempo e involucra nanomateriales naturales.

COLORES PARA TODA LA VIDA GRACIAS A LA CIENCIA

¿Pero cuál es la ventaja de usar nanopartículas para dar color a los objetos? Además de las tonalidades brillantes que se pueden obtener, las piezas pigmentados de esta forma no pierden su color con el tiempo ya que las partículas mantienen sus propiedades físicas y químicas, a pesar de estar expuestas a condiciones ambiente por siglos.

Las estatuas de la misma época coloreadas con compuestos orgánicos son hoy en día blancas porque estos compuestos sí se han degradado.

Quizás es descabellado pensar que los romanos pudieron entender hace más de un milenio y medio cómo fabricar y utilizar las nanopartículas que actualmente son la base de novedosas técnicas usadas para diagnosticar enfermedades y aumentar la efectividad de tratamientos, entre otros. O no. Y es que la tecnología y el arte no tienen por qué estar reñidas. De hecho, llevan siglos yendo de la mano.

Fuente: National Geographic

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