Wies ist es zu erklären, dass der Lykrugos-Becher aus dem 4. Jahrhundert Nanoteilchen aus Gold und Silber enthält (Oberflächen -Plasmonenresonanz, siehe auch Uni Graz)?
Auszug aus :
https://quant.uni-graz.at/quant-module/nanoteilchen/37-nanoteilchen-artikel/29-artikel-3-nanotechnolgie-plasmonen
Als letztes Beispiel für die Auswirkung von Nanoteilchen wollen wir einen 1600 Jahre alten römischen Glaskelch vorstellen, der heute im Britischen Museum in London zu finden ist.
Der Lykurgos-Kelch
Der Lykurgos-Becher
ist ein oft zitiertes Beispiel wenn es um die Wechselwirkung zwischen Licht und metallischen Nanopartikeln geht. Es handelt sich dabei um einen Kelch aus dem 4. Jahrhundert n.Chr. aus sogenanntem Diatretglas. Das Besondere an diesem Becher sind die wechselnden Farben, je nachdem ob der Becher von außen oder innen mit einer Lichtquelle bestrahlt wird. Ist das Licht außen, erscheint er grün, wenn man z.B. eine Kerze in den Becher hinein stellt, leuchtet er in einem roten Licht.
Der Lykrugos-Becher - wenn er von außen mit Licht bestrahlt wird leuchtet er grün (links), befindet sich die Lichtquelle innerhalb des Bechers leuchtet er rot (rechts).
Quelle: www.britishmuseum.org
, The British Museum
, CC BY-NC-SA 4.0
Die Ursache für dieses Phänomen hat ebenfalls mit winzigen metallischen Partikeln zu tun, die im Glas des Bechers eingearbeitet sind (etwa 40 Metallpartikel pro einer Million Glaspartikel). Diese geringe Anzahl an Gold- und Silberstaubteilchen reicht bereits aus, um die abgebildeten Farbeffekte zu erzeugen. Bei der Bestrahlung mit Licht werden wieder Plasmonen erzeugt und diese Elektronschwingungen an den metallischen Partikeln beeinflussen durch Absorption und Streuung von bestimmten Wellenlängen die Farbe, die wir sehen.
In welcher Farbe die Nanopartikel leuchten ist von der Form und der Größe der Partikel abhängig. Im nachstehendem Bild ist die Streuung des einfallendes Lichtes in Abhängigkeit der Wellenlänge dargestellt. Achte dabei auf die unterschiedlichen Formen der Nanoteilchen, dargestellt im oberen Bereich der Grafik.
Beispiele, wie sich die Plasmon-Resonanz mit der Teilchenform ändert.
Quelle: TRÜGLER, Andreas. Optical Properties of Metallic Nanoparticles: Basic Principles and Simulation. Springer Verlag, 2016.
Ähnliche Effekte durch winzige eingebettete Gold- und Silberteilchen kann man z.B. auch bei alten Kirchenfenstern beobachten. Ein wunderschönes Beispiel hierfür sind die Fenster der Sainte-Chapelle (13. Jahrhundert) in Paris. Charakteristisch für Fenstergläser aus mittelalterlichen Kirchen ist das leuchtende Rubinrot, das oftmals durch eingebettete Goldpartikel verursacht wird.
Sainte-Chapelle (13. Jahrhundert), Île de la Cité, Paris. Metallische Nanopartikel werden durch Plasmonen so beeinflusst, dass verschiedene Anteile des sichtbaren Lichts unterschiedlich reflektiert bzw. absorbiert und transmittiert werden.
Quelle: www.en.parismuseumpass.com
, J.C.Benoist CC BY-SA 4.0