Zusammenfassung:
Forschern der Universität Sheffield im Vereinigten Königreich ist es gelungen, den einzigartigen Farbwechseleffekt eines antiken römischen Glases, das mehr als 1.600 Jahre alt ist, nachzubilden. Dieses Glas erscheint smaragdgrün, wenn Licht von der Oberfläche reflektiert wird, nimmt jedoch eine leuchtend rubinrote Farbe an, wenn Licht in das Glas eindringt. Obwohl die moderne Wissenschaft die Physik hinter diesem Phänomen längst verstanden hat, haben Glashersteller Mühe, es stabil nachzubilden. Nun ist es dem Forschungsteam endlich gelungen, diesen Effekt durch eine Reihe neuer Materialformeln und experimenteller Prozesse zu erreichen.
Diese Studie wurde vom berühmten antiken römischen Lykurgus-Pokal inspiriert. Dieses Glas wurde im 4. Jahrhundert n. Chr. hergestellt und wird heute im British Museum gesammelt. Es handelt sich um eines der vollständigsten erhaltenen Werke unter den etwa 40 existierenden antiken römischen Netzglaswaren. Es ist auch das einzige derzeit bekannte antike Glasgeschirr, das diesen besonderen Verfärbungseffekt aufweisen kann.
Die Dekoration des Lykurg-Pokals zeigt den mythischen thrakischen König Lykurg. Er ist mit Ranken umrankt und stellt die Geschichte dar, wie er für seine eigenen Fehler bestraft wird. Im Jahr 2022 ernannte eine internationale Jury aus Künstlern und Experten für die Erhaltung kultureller Relikte das Glas zu einem der sieben Glaswunder der Welt und würdigte seine exquisite Handwerkskunst, seine einzigartige Farbe und seinen hervorragenden Erhaltungszustand.
Wissenschaftler glauben, dass das Geheimnis dieses Glases in den winzigen Mengen Gold und Silber liegt, die antike römische Handwerker während des Herstellungsprozesses hinzufügten. Unter bestimmten Bedingungen können diese Metalle extrem kleine Nanopartikel bilden und diese in unterschiedlichen Strukturen im Glas verteilen. Die Größe dieser Partikel ist viel kleiner als die eines Sandkorns, sogar kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, und kann eine starke Absorption und Streuung des Lichts bewirken. Da die Partikel in Größe, Form und Anordnung variieren, weist das Glas Farben auf, die sich je nach Lichtweg ändern.
Dieses Phänomen wird Dichroismus genannt. Einfach ausgedrückt: Wenn ein Beobachter Licht sieht, das von der Glasoberfläche reflektiert wird, erscheint das Glas grün; Wenn Licht durch die Rückseite des Glases fällt, erscheint das durchgelassene Licht rot. Dieser Effekt wird nicht durch gewöhnliche Pigmente verursacht, sondern ist das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen den Metallnanostrukturen im Inneren des Glases und Licht.
Das Verständnis der Prinzipien bedeutet jedoch nicht, dass sie leicht kopiert werden können. Es gibt noch keine klare Antwort darauf, welche Rezepte, Ofenbedingungen und Verarbeitungsschritte die antiken römischen Handwerker verwendeten. Obwohl moderne Forscher schon viele Versuche unternommen haben, war es immer schwierig, einen Farbwechseleffekt ähnlich dem des Lycurgus Cups stabil zu erzielen.
Der Durchbruch begann mit einem Auftrag von Christina Metcalfe, Leiterin des Molecular Photonics Program an der University of Sheffield. Im Jahr 2025 lud sie Lisa Hollands, eine technische Expertin mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Glasforschung und -produktion, ein, dieses besondere Glas für die LightFest-Veranstaltung der Universität nachzubauen.
Hollands arbeitete zunächst mit Professor Caroline Jackson, einer Expertin für römisches Glas, zusammen, um die bekannte Zusammensetzung und Produktionseigenschaften von antikem Glas zu untersuchen, und nutzte moderne Rohstoffe, um ein Grundmaterial herzustellen, das antikes römisches Glas simulierte. Dann beginnt die wirklich harte Arbeit: Wie man kleine Mengen Gold und Silber in der richtigen Form in das Glas bringt und am Ende Nanostrukturen mit besonderen optischen Eigenschaften bildet.
Dazu experimentierte sie mit verschiedenen Ofentypen, Rohstoffkombinationen und Sauerstoffgehalten und testete sogar die Auswirkungen der Zugabe von Zucker zur Glasrezeptur. Nach langem Experimentieren gelang es ihr schließlich, eine Glasprobe herzustellen, die im reflektierten Licht undurchsichtig grün erschien und bei Gegenlicht rot wurde.
Diese Leistung beweist, dass die besonderen optischen Effekte des Lycurgus Cups mit modernen Materialien und experimentellen Techniken nachgebildet werden können. Allerdings behaupten die Forscher nicht, das Originalrezept antiker römischer Handwerker vollständig wiederhergestellt zu haben. Moderne Experimente verwenden Materialien und Verfahren, die die gleichen visuellen Ergebnisse erzielen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Römer vor 1.600 Jahren genau dieselben Methoden verwendeten.
Nachdem das Rezept fertiggestellt war, beschloss das Forschungsteam, noch einen Schritt weiter zu gehen und ein modernes Kunstwerk zu schaffen, das die einzigartigen Eigenschaften dieses Glases zur Geltung bringt und gleichzeitig eine Hommage an alte Handwerker darstellt. Sie luden den britischen Glaskünstler Elliot Walker ein, an der Kreation mitzuwirken. Walker gewann die zweite Staffel der Netflix-Glaskunst-Wettbewerbsshow „Blown Away“.
Walker ließ sich vom Mythos des Lykurg-Pokals und der antiken griechischen und römischen Skulptur „Farnese Atlas“ inspirieren, um eine moderne Skulptur zu entwerfen, die Elemente beider klassischer Künste vereint. Das Werk behält das Thema der Geschichte von Lykurg bei und ersetzt die Kugel, die ursprünglich den Himmelskörper symbolisierte, durch ein Glas. Gleichzeitig ist die Struktur aus mundgeblasenem Glas speziell so konzipiert, dass der Betrachter die Farbveränderungen des Materials bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen intuitiv beobachten kann.
Dieses Werk soll zum ersten Mal in der Millennium Gallery während des Festival of the Mind an der University of Sheffield vom 6. bis 15. November 2026 ausgestellt werden. Sobald die Ausstellung endet, wird es Teil der ständigen Sammlung des Turner Museum of Glass an der University of Sheffield.
Die Bedeutung dieser Forschung beschränkt sich nicht nur auf Kunst und antikes Glashandwerk. Die Forscher wiesen darauf hin, dass das Verständnis, wie Metallnanopartikel im Inneren von Glas entstehen, zur Entwicklung neuer photonischer Materialien beitragen dürfte. Solche Materialien können Licht anstelle herkömmlicher elektronischer Signale verwenden, um bestimmte Funktionen zu erfüllen, und haben potenzielle Anwendungen in Bereichen wie Solarenergie, Quantentechnologie und medizinischer Diagnose.
Darüber hinaus verfügt die University of Sheffield über ein Team, das sich auf die Vitrifizierungstechnologie für radioaktive Abfälle spezialisiert hat. Das Team arbeitet daran, komplexe Atomabfälle in Glasstrukturen zu immobilisieren, damit gefährliche Materialien über lange Zeiträume sicher eingeschlossen werden können. Die in dieser Forschung gesammelten Erfahrungen bei der Gestaltung der Glaszusammensetzung und der Mikrostrukturkontrolle können auch als Referenz für die Entwicklung von verfestigtem Glas aus Atommüll mit fortschrittlicheren Eigenschaften dienen.
In gewisser Weise ist die Neugestaltung des Lykurgus-Bechers durch moderne Wissenschaftler nicht nur eine Reproduktion antiker Handwerkskunst, sondern enthüllt auch die Nanomaterialwissenschaft, die in der antiken römischen Glasherstellungstechnologie enthalten ist. Handwerker vor mehr als 1.600 Jahren haben die Wechselwirkung zwischen Metallnanopartikeln und Licht vielleicht nicht verstanden, aber sie haben durch Erfahrung und Handwerkskunst erstaunliche optische Materialien geschaffen.
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