Нанотехнологии древних цивилизаций
«Если бы, говорит, был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал».
(Н. Лесков «Левша» -1881год)
Увеличение в 5 миллионов раз обеспечивают современные электронные и атомно-силовые микроскопы, считающиеся основными инструментами нанотехнологий. Поэтому литературного героя Левшу можно считать первым в истории «нанотехнологом».
Основатель нанотехнологии — американский физик и лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман. Он рассмотрел последствия безграничной миниатюризации с позиций теоретической физики в своем выступлении перед американскими физиками в 1959 году.
Тот факт, что мелкие частицы различных веществ обладают иными свойствами, чем это же вещество с более крупными размерами частиц, был известен давно. Люди занимались нанотехнологиями и не догадывались об этом. Секреты производства передавались из поколения в поколение, однако причины уникальных свойств материалов не исследовались.
Термин «нанотехнологии» получил широкое распространение только в последние годы. Приставка «нано», означающая одну миллиардную часть целого, и термины: «наночастицы», «наноматериалы», «нанотехнологии» распространились в научной литературе сравнительно недавно.
Нанотехнологии включают создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть ее упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм (нанометр — одна миллиардная часть метра — 10−9 метра).
Как оказалось в ходе исследований учёных, многие из давно используемых человечеством материалов являются именно «нанообъектами».
Примеры древних «наноматериалов» и «нанотехнологий»:
Кремлёвские звёзды
Одним из самых древних примеров нанотехнологий являются цветные стекла, окрашенные наночастицами металлов, технология получения которых была известна еще в Древнем Египте.
Эта технология дожила до наших дней, войдя в основу окраски кремлёвских звезд. Рубиновое стекло в буквальном смысле является золотым, поскольку представляет собой наночастицы золота, «растворённые» в высококачественном стекле.
«Кассиев пурпур»
Широкую гамму цветов, от фиолетового до жёлтого, можно наблюдать в «Кассиевом пурпуре», представляющем собой наночастицы золота, распределенные равномерно в геле оловянной кислоты и названном так по имени гамбургского стекловара Андреаса Кассия (XVII век).
Керамика Деруты
Гончары из итальянской провинции Умбрия в XV – XVI столетиях использовали нанотехнологии в промышленных масштабах. Цветная глазурь на керамике, которой славились мастера города Дерута, своим блеском обязана мельчайшим металлическим гранулам.
Среди образцов керамики Деруты имеются предметы, покрытые радужной или металлической глазурью. Некоторые сверкают золотым блеском, другие переливаются, меняя свой цвет под разными углами. Это происходит благодаря наличию в краске крошечных частичек металла размером от 5*10-9 до 10-7 метра — наночастиц.
Дамасская сталь
Исследования в области нанотехнологий позволили выяснить, что при производстве дамасской стали применялись углеродные наноструктуры.
Анализ снимков дамасской стали, растворённой в соляной кислоте, проведенных с помощью электронного микроскопа, показал схожесть структуры стали с современными углеродными нанотрубками.
Чандарская плита
По мнению учёных, чандарская плита, найденная в 1999 году в деревне Чандар Башкирии, была изготовлена с помощью нанотехнологий.
В плите обнаружено сочетание элементов, которых в природе не существует. Первый 14 — сантиметровый серо-зелёный слой плиты — чистый, без кварца (песка) доломит — осадочная порода (жаростойкая и устойчивая к радиации), которой в чистом виде в природе нет. Доломит укреплён вторым слоем толщиной 1,5 — 2 см из материала, похожего на диопсидовое стекло с такой же микроструктурой, как у титановых сплавов высочайшей твёрдости, для изготовления которых сейчас применяют нанотехнологии. На этот слой нанесено изображение «рельефной карты». Третий слой в 1 миллиметр — белый фарфор.
Благодаря идентификации раковин вкраплённых в плиту и принадлежащих моллюскам, вымершим в середине палеогеновой эпохи, удалось установить возраст карты — не менее 50 млн. лет.
Окрашивание волос в Древнем Египте
Исследования захоронений в Древнем Египте показали, что нанотехнологии применяли для окрашивания волос в чёрный цвет. Группа исследователей не только изучила образцы волос из древнеегипетских погребений, но также в серии экспериментов воспроизвела древнюю технологию окрашивания. До этого считалось, что египтяне использовали преимущественно натуральные растительные красители — хну и басму. Однако оказалось, что в чёрный цвет волосы красили пастой из извести, оксида свинца и небольшого количества воды. В процессе окрашивания получались наночастицы галенита (сульфида свинца) размером до 5 нанометров.
Чаша Ликурга (Древний Рим)
Чаша (IV век до н.э.) с изображением царя эдонов Ликурга, которого Дионис поразил безумием, меняет свой цвет в зависимости от того, где находится источник света: снаружи или внутри. Матовая зеленая чаша становится красной, если ее осветить изнутри. Чаша состоит из обычного натриево-известково-кварцевого стекла, в нем есть около 1% золота и серебра, а также 0,5% марганца. Учёные обнаружили с помощью электронного микроскопа и рентгенограмм частицы золота и серебра размером от 50 до 100 нанометров. Именно они «отвечают» за необычную окраску кубка.
Витражи храмов средневековой Европы
Исследования показали, что добавки наночастиц золота и других металлов делали цветным стёкла витражей храмов средневековой Европы.
Учёные полагают, что витражи были не только произведениями искусства, но и фотокаталитическими очистителями воздуха, удаляющими органические загрязнения. Катализаторами служили наночастицы золота.
Это интересно:
Ученые НАСА с помощью телескопа «Спитцер» обнаружили в межзвёздном пространстве фуллерены (наночастицы) — сложные молекулы, составленные из атомов углерода и имеющие форму полой сферы. Космос оказался «забит» наночастицами.
Как оказалось, в Космосе значительно больше сложных органических молекул, чем считалось. Так, в центральной части Млечного Пути были найдены молекулы, аналогичные тем, которые придают вкус малине.
