शोधकर्ताओं ने खुलासा किया है कि कैसे सदियों से संक्षारण और क्रिस्टलीकरण के माध्यम से फोटोनिक क्रिस्टल बनाए गए हैं। लगभग 2,000 साल पहले, प्राचीन रोम में, शराब, पानी या विदेशी इत्र से भरे कांच के बर्तन बाजार की मेज से लुढ़क कर सड़कों पर बिखर जाते थे। सदियों से, तापमान, आर्द्रता और आसपास के खनिजों के निरंतर चक्र के संपर्क में आने से टुकड़े धूल और गंदगी की परतों में ढंक गए।
अब, कांच के ये छोटे टुकड़े निर्माण स्थलों और पुरातात्विक खुदाई से उजागर हुए हैं और कुछ असाधारण खुलासा करते हैं। उनकी सतहें नीले, हरे और नारंगी जैसे रंगीन रंगों से जड़ी हुई हैं, और कुछ चमकदार सोने के दर्पण प्रदर्शित करते हैं।
कांच के इन खूबसूरत टुकड़ों को अक्सर गहनों में पेंडेंट या झुमके के रूप में स्थापित किया जाता है, जबकि बड़े, अधिक पूर्ण टुकड़े संग्रहालयों में प्रदर्शित किए जाते हैं।
ओमेनेटो और गाइडेटी, टफ्ट्स विश्वविद्यालय के सिल्कलैब इंजीनियरिंग प्रोफेसर और सामग्री विज्ञान विशेषज्ञों के लिए, दिलचस्प बात यह है कि हजारों वर्षों में कांच में अणुओं को कैसे पुनर्व्यवस्थित किया गया और खनिजों के साथ पुनर्संयोजित किया गया, जिसे फोटोनिक क्रिस्टल कहा जाता है - परमाणुओं की व्यवस्थित व्यवस्था जो बहुत विशिष्ट तरीकों से प्रकाश को फ़िल्टर और प्रतिबिंबित करती है।
आधुनिक तकनीक में फोटोनिक क्रिस्टल के कई अनुप्रयोग हैं। उनका उपयोग वेवगाइड, ऑप्टिकल स्विच और अन्य उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है जो कंप्यूटर और इंटरनेट में तेज़ ऑप्टिकल संचार सक्षम करते हैं। क्योंकि फोटोनिक क्रिस्टल प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य को अवरुद्ध कर सकते हैं जबकि अन्य तरंग दैर्ध्य को गुजरने की अनुमति देते हैं, उनका उपयोग फिल्टर, लेजर, दर्पण और एंटी-रिफ्लेक्टिव (क्लोकिंग) उपकरणों में किया जाता है।
नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) की कार्यवाही में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन में, ओमेनेटो, गाइडेटी और उनके सहयोगियों ने कांच के मूल सिलिकेट और खनिज घटकों से बने अद्वितीय परमाणु और खनिज संरचनाओं की रिपोर्ट की है, जो आसपास के वातावरण के पीएच और मिट्टी में जल स्तर में उतार-चढ़ाव से प्रभावित होते हैं।
परियोजना की शुरुआत इटालियन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (आईआईटी) के सांस्कृतिक विरासत प्रौद्योगिकी केंद्र की आकस्मिक यात्रा के साथ हुई। ओमेनेटो ने कहा, "शेल्फ पर चमचमाते कांच के इस खूबसूरत टुकड़े ने हमारा ध्यान खींचा।"
यह रोमन कांच का एक टुकड़ा है जो इटली के प्राचीन शहर एक्विलेया के पास पाया गया है। केंद्र निदेशक एरियाना ट्रैविगिया ने कहा कि उनकी टीम इसे प्यार से 'वॉव ग्लास' कहती है। उन्होंने करीब से देखने का फैसला किया।
शोधकर्ताओं को जल्द ही एहसास हुआ कि वे जो देख रहे थे वह प्रकृति द्वारा फोटोनिक क्रिस्टल का नैनोफैब्रिकेशन था। ओमेनेटो ने कहा, "यह वास्तव में उल्लेखनीय है कि जो ग्लास दो हजार वर्षों से कीचड़ में जमा था, वह नैनोफोटोनिक डिवाइस का एक पाठ्यपुस्तक उदाहरण बन गया है।"
आईआईटी टीम के रासायनिक विश्लेषण के अनुसार, कांच का टुकड़ा पहली शताब्दी ईसा पूर्व और पहली शताब्दी ईसा पूर्व के बीच का है और इसका उत्पादन मिस्र की रेत में किया गया था - जो उस समय के वैश्विक व्यापार का संकेत है। इस कांच के टुकड़े का मुख्य भाग अपने मूल गहरे हरे रंग को बरकरार रखता है, लेकिन इसकी सतह पर एक मिलीमीटर-मोटा पेटिना है, जो इसे लगभग पूर्ण दर्पण जैसा सुनहरा प्रतिबिंब देता है। ओमेनेटो और गाइडेटी ने एक नए प्रकार के स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जो न केवल सामग्री की संरचना दिखाता है बल्कि मौलिक विश्लेषण भी प्रदान करता है। यह उपकरण हमें उच्च रिज़ॉल्यूशन पर बता सकता है कि कोई सामग्री किस चीज से बनी है और तत्व एक साथ कैसे फिट होते हैं।
वे देख सकते थे कि पेटिना में सिलिकॉन डाइऑक्साइड की अत्यधिक नियमित, माइक्रोमीटर-मोटी परतों से बनी एक स्तरित संरचना थी जो ब्रैग स्टैक्स के नाम से जाने जाने वाले रिफ्लेक्टर के समान उच्च और निम्न घनत्व के बीच बदलती रहती थी। प्रत्येक ब्रैग स्टैक प्रकाश की एक अलग, अपेक्षाकृत संकीर्ण तरंग दैर्ध्य को दृढ़ता से प्रतिबिंबित करता है। दर्जनों ब्रैग स्टैक की ऊर्ध्वाधर स्टैकिंग एक पेटिना-सोने की प्रतिबिंबित उपस्थिति बनाती है।
यह संरचना धीरे-धीरे कैसे बनी? शोधकर्ताओं ने एक संभावित तंत्र का प्रस्ताव दिया है जिसका सदियों से धैर्यपूर्वक अध्ययन किया गया है। गाइडेटी ने कहा, "यह संभवतः संक्षारण और पुनर्निर्माण की एक प्रक्रिया है।" "आसपास की मिट्टी और वर्षा जल कांच में खनिजों के प्रसार और सिलिका के आवधिक क्षरण को निर्धारित करते हैं। साथ ही, सिलिका और खनिजों को मिलाकर 100-नैनोमीटर-मोटी परतें भी चक्रीय रूप से इकट्ठी होती हैं। परिणाम क्रिस्टलीय सामग्री की सैकड़ों परतों की एक अविश्वसनीय रूप से व्यवस्थित व्यवस्था है।"
ओमेनेटो ने कहा, "हालांकि कांच की उम्र इसके आकर्षण का हिस्सा हो सकती है, इस मामले में, अगर हम प्रयोगशाला में प्रक्रिया को काफी तेज कर सकते हैं, तो हम उन्हें बनाने के बजाय ऑप्टिकल सामग्री विकसित करने का एक तरीका ढूंढ सकते हैं।"
क्षय और पुनर्निर्माण की आणविक प्रक्रियाओं में रोम शहर से कुछ समानताएँ हैं। प्राचीन रोमन जलसेतु, सड़कें, रंगभूमि और मंदिर जैसी लंबे समय तक चलने वाली संरचनाओं के निर्माण के इच्छुक थे। इनमें से कई इमारतें शहर की स्थलाकृति का आधार बनीं।
सदियों से, शहर परतों में विकसित हुआ है, युद्ध, सामाजिक अशांति और समय बीतने के जवाब में इमारतें उठती और गिरती रहती हैं। मध्य युग में, लोग नई इमारतें बनाने के लिए जीर्ण-शीर्ण और परित्यक्त प्राचीन निर्माण सामग्री का उपयोग करते थे। आधुनिक समय में, सड़कें और इमारतें अक्सर सीधे प्राचीन नींव पर बनाई जाती हैं।
गाइडेटी ने कहा, "कांच की सतह पर उगने वाले क्रिस्टल शहरी विकास के दौरान सतह की स्थितियों में बदलाव को भी दर्शाते हैं और शहरी पर्यावरण के इतिहास का एक रिकॉर्ड हैं।"
संकलित स्रोत: ScitechDaily