Nanotecnologie nell’antica Roma, l’incredibile coppa di Licurgo che cambia colore

La coppa di Licurgo è un manufatto romano del IV secolo d.C. che rappresenta una delle prime testimonianze dell'utilizzo delle nanotecnologie, sebbene involontarie. Questo affascinante esempio di arte vetraria non solo colpisce per la sua bellezza, ma rivela anche avanzate conoscenze tecniche e scientifiche da parte dei suoi creatori; infatti questa coppa diatreta (oggi conservata al British Museum) cambia colore a seconda della direzione della luce (riflessa o trasmessa), un fenomeno che si deve alla dispersione di nanoparticelle di metallo nel vetro.

Le caratteristiche della Coppa di Licurgo

La coppa di Licurgo prende il nome dal personaggio mitologico rappresentato sulla sua superficie: Licurgo, re di Tracia, raffigurato in una scena di punizione divina. La coppa è stata scoperta nel XIX secolo e da allora ha suscitato l'interesse di storici dell'arte, archeologi e scienziati. Attualmente è conservata al British Museum di Londra, dove continua a essere studiata per svelare i segreti della sua fabbricazione.

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Perché il Sole all’alba e al tramonto cambia colore e diventa rosso?

La caratteristica più sorprendente della coppa di Licurgo è il suo colore cangiante: appare verde quando illuminata frontalmente e rossa quando illuminata internamente. Questo effetto è causato dalla presenza di nanoparticelle d'oro, d'argento e di manganese disperse nel vetro. La loro dimensione di circa 70 nm e la loro distribuzione sono tali da influenzare il modo in cui la luce viene assorbita e diffusa, creando così il fenomeno del dicroismo.

Il fenomeno del dicroismo della coppa di Licurgo può essere spiegato attraverso la teoria della plasmonica, una branca della fisica che studia l'interazione tra luce e nanoparticelle metalliche. Quando la luce colpisce le nanoparticelle, gli elettroni sulla loro superficie oscillano in risposta al campo elettromagnetico della luce. Questo movimento degli elettroni, noto come risonanza plasmonica, determina l'assorbimento e la diffusione della luce, causando il cambiamento di colore osservato.

Come è stata realizzata la Coppa di Licurgo

Gli artigiani romani che hanno creato la coppa di Licurgo probabilmente non erano consapevoli delle proprietà ottiche delle nanoparticelle, ma erano maestri nel manipolare il vetro e i metalli per ottenere effetti visivi straordinari. Il processo di fabbricazione prevedeva l'aggiunta di minuscole quantità di polveri metalliche nel vetro fuso. Queste polveri, distribuite uniformemente durante la soffiatura del vetro, hanno dato origine alla dispersione delle nanoparticelle.

La coppa di Licurgo non è l'unico esempio di utilizzo di nanotecnologie nell'antichità. Durante il Medioevo, gli artigiani europei utilizzavano tecniche simili per creare le vetrate colorate delle cattedrali gotiche. Anche in questo caso, l'aggiunta di nanoparticelle metalliche al vetro conferiva alle finestre i loro colori vibranti e cangianti. A seconda della dimensione, del materiale e della forma di queste nanoparticelle metalliche il vetro appariva di un colore diverso. Ad esempio, disperdendo delle particelle di oro sferiche con una dimensione media di circa 50 nm si ottiene un vetro verde-giallo, se invece queste nanoparticelle hanno una dimensione doppia si ottiene un vetro corallo. Se invece le nanoparticelle hanno la stessa dimensione ma sono di argento, si ottiene un vetro di un rosso acceso. Alcune vetrate prodotte con questa tecnica si trovano a Firenze presso Santa Maria Novella e a Parigi presso Notre Dame. Queste pratiche mostrano che, sebbene il termine "nanotecnologia" sia moderno, la manipolazione della materia a livello nanometrico ha radici antiche.

Implicazioni e ispirazioni moderne

La coppa di Licurgo continua a ispirare la ricerca moderna. Il fenomeno della risonanza plasmonica è di interesse per la comunità scientifica negli ultimi 20 anni perché permette di esplorare proprietà dei materiali prima sconosciute. Al momento l’utilizzo della plasmonica rimane confinata in applicazioni di ricerca avanzata come ad esempio in sensori per il monitoraggio di molecole biologiche e il confinamento della luce. In particolare, il confinamento della luce è di forte interesse in quanto apre la strada a numerose applicazioni innovative in vari campi, dalla medicina all'elettronica.