Αρχαία νανοτεχνολογία: Τα αξεπέραστα μυστικά των προγόνων μας
Είναι δύσκολο να το πιστέψει κανείς, όμως η νανοτεχνολογία δεν αποτελεί αποκλειστικό προνόμιο της σύγχρονης εποχής των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων. Γυρνώντας χιλιάδες χρόνια πριν, παρατηρούμε με ενδιαφέρον ότι οι άνθρωποι ήδη κατείχαν την τεχνογνωσία να δημιουργούν υλικά σε νανοκλίμακα.
Γραφει ο Γιώργος Βενετσάνος
Αυτό αποδεικνύουν περίτρανα τα αρχαιολογικά ευρήματα που έφτασαν μέχρι τις μέρες μας, τα οποία παραμένουν μοναδικά στο είδος τους. Το πιο εντυπωσιακό μάλιστα είναι ότι ορισμένα από αυτά τα αρχαία υλικά είναι αδύνατον να αναπαραχθούν ακόμα και σήμερα, παρά την προηγμένη επιστημονική μας γνώση.
Το μυστικό των Αθηναίων κεραμέων:
Το μελανό υάλωμα ως νανοϋλικό κορυφαίοι γνώστες αυτής της πρώιμης νανοτεχνολογίας υπήρξαν οι κεραμείς της αρχαίας Αθήνας, με δημιουργήματα τα περίφημα αττικά αγγεία. Το εντυπωσιακό μελανό υάλωμα των μελανόμορφων και ερυθρόμορφων αγγείων, που κυριάρχησαν στον αρχαίο κόσμο από τον 7ο έως τον 4ο αιώνα π.Χ., αποτελεί ένα αυθεντικό νανοϋλικό. Η παραγωγή του δεν ήταν τυχαία, αλλά αποτέλεσμα μιας απόλυτα συνειδητής και συστηματικής τεχνικής. Για τη βαφή τους χρησιμοποιούσαν ένα κολλοειδές αιώρημα αργίλου, προσεκτικά επιλεγμένο ώστε να εξασφαλίζει μια πολύ συγκεκριμένη χημική σύσταση.
Η επιστημονική διαδικασία:
Η χημεία του σιδήρου και το «έξυπνο» ψήσιμο. Η δημιουργία αυτού του υλικού αποτελεί ένα πραγματικό μάθημα προηγμένης επιστήμης των υλικών. Οι τεχνίτες απομόνωναν τα πιο λεπτά σωματίδια του αττικού πηλού (μεγέθους μικρότερου των 200 νανομέτρων), τα οποία ήταν πλούσια σε οξείδια του σιδήρου και καλίου.
Η τριφασική όψη (Το ψήσιμο):
Η διαδικασία στον κλίβανο (καμίνι) γινόταν σε τρία αυστηρά ελεγχόμενα στάδια θερμοκρασίας και ατμόσφαιρας.
Οξειδωτική φάση (περίπου 800°C):
Με άφθονο οξυγόνο, ολόκληρο το αγγείο αποκτούσε ένα ομοιόμορφο κόκκινο χρώμα.
Αναγωγική φάση (περίπου 950°C):
Το οξυγόνο μειωνόταν (με την προσθήκη χλωρών ξύλων ή νερού), με αποτέλεσμα ο σίδηρος να μετατρέπεται σε μαγνητίτη, μαυρίζοντας το αγγείο. Σε αυτή τη φάση, η λεπτόρρευστη βαφή έλιωνε και σφραγιζόταν (υαλοποίηση), φυλακίζοντας τους νανοκρυστάλλους.
Τελική οξειδωτική φάση:
Το οξυγόνο εισαγόταν ξανά καθώς το καμίνι κρύωνε. Τα άβαφα, πορώδη μέρη του πηλού ξαναγίνονταν κόκκινα, ενώ τα βαμμένα μέρη παρέμεναν προστατευμένα, γυαλιστερά και βαθύ μαύρα. Γιατί εντυπωσιάζει τη σύγχρονη επιστήμη. Το τελικό στρώμα έχει πάχος μόλις μερικών μικρομέτρων, αλλά είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση και τις μηχανικές καταπονήσεις. Αρκεί να σκεφτούμε ότι η δομή αυτής της αρχαίας βαφής έχει προσελκύσει ακόμα και το ενδιαφέρον της NASA. Οι επιστήμονες μελετούν τη νανοδομή του μελανού υαλώματος για να κατανοήσουν πώς προστατεύει το υλικό, με σκοπό τη χρήση παρόμοιων τεχνολογιών στις θερμικές ασπίδες των διαστημοπλοίων.