古羅馬玻璃奇蹟 誕生奈米光子晶體
編譯／高晟鈞
古羅馬玻璃碎片經過幾個世紀的轉變，除了幫助現代科學家了解過去，也促使他們將其應用於現代科技。這些碎片被埋藏了數千年，經歷了複雜的玻璃分子變化，形成了光子晶體，進一步開發現代光學材料製造的潛力。
形成光子晶體的過程
2000年前的古羅馬，那些用來盛裝酒水、異國香水的玻璃容器，可能因為一些 意外而被摔碎，並在地上形成小小的碎片。這些碎片在一層層泥土和碎片的包裹下，暴露在不同溫度、濕度，並與周圍礦物質不斷反應。這些微小的玻璃碎片在重見天日的那天，就展現了其非凡的價值。它們的表現鑲嵌著五彩繽紛的彩虹色馬賽克，甚至透露出微微的金光。
而這種玻璃與礦物質的重新排列，也形成了所謂的光子晶體。有序排列的光子晶體，可以以特殊的方式過濾和反射光原子。光子晶體可以應用在許多不同的光相關設備中，另外，在電腦與互聯網領域中，也可以實現快速的光通訊。更甚至，由於光子晶體可以屏蔽某些波長的光，它可以用作類似「隱形斗篷」的設備。
美麗的光子晶體
該研究是研究團隊在一次於義大利理工學院的參訪中偶然開始的，一塊來自2000年前玻璃碎片吸引了他們的目光。「你很難想像，一塊在泥土裡待了2000年的玻璃，最後成為了奈米光子晶體教科書般的例子。」研究團隊的主任Arianna Traviglia說道。
這塊玻璃碎片保留了原始的深綠色，但表面卻是毫米厚的銅綠，呈現出近乎完美的鏡面般的金色反光。透過分析材料的組成與結構，他們認為，在周圍環境的作用下，玻璃中的二氧化矽進行了週期性的腐蝕，礦物質也逐漸擴散入玻璃內。最終，在幾千次的循環下，數百層排列有序的光子晶體就此誕生。
隱藏在光子晶體中的歷史
古羅馬熱衷於建築文化，包括渡槽、競技場、寺廟和道路等等，這些構成了羅馬城的基礎。幾個世紀以來，這座城市經歷了發展、鼎盛、戰爭與衰敗，並最終利用破碎與廢棄的古老建築與材料，來重建現代城市。
這與光子晶體的衰敗與重建有著異曲同工之妙。「玻璃表面生長的晶體也反映了隨著城市的發展而發生的地面條件的變化——這是其環境歷史的記錄。而我們將有望在實驗中，尋找到『生長』而非『製造』光學材料的方式。」Arianna說道。
資料來源:SciTechDaily
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