要約:
英国のシェフィールド大学の研究者らは、1,600 年以上前の古代ローマン ガラスの独特の色の変化効果を再現することに成功しました。このガラスは、光が表面に反射するとエメラルドグリーンに見えますが、光がガラスを透過すると鮮やかなルビー色に変化します。現代科学はこの現象の背後にある物理学を長い間理解していましたが、ガラス製造業者はそれを安定して再現することに苦労してきました。今回、研究チームは、一連の新しい材料配合と実験プロセスを通じて、ついにこの効果を達成しました。
この研究は、有名な古代ローマのリュクルガス カップに触発されました。このガラスは西暦 4 世紀に作られ、現在は大英博物館に収蔵されています。これは、現存する約 40 点の古代ローマの網状ガラス製品の中で、最も完全に保存されている作品の 1 つです。また、この特別な変色効果を示すことができることが現在知られている唯一の古代のガラス製品でもあります。
リュクルガス カップの装飾には、神話上のトラキア王リュクルガスが描かれています。彼は蔓に絡みつき、自分の過ちによって罰を受ける物語を表しています。 2022年、芸術家や文化遺物保存の専門家で構成された国際審査員は、その精巧な職人技、独特の色、優れた保存状態を評価して、このガラスを世界のガラスの七不思議の一つに挙げました。
科学者たちは、このガラスの秘密は古代ローマの職人が製造過程で加えた微量の金と銀にあると考えています。特定の条件下では、これらの金属は非常に小さなサイズのナノ粒子を形成し、ガラス内のさまざまな構造に分散することがあります。これらの粒子のサイズは砂粒よりもはるかに小さく、可視光の波長よりもさらに小さく、光の強い吸収と散乱を引き起こす可能性があります。粒子はサイズ、形状、配置が異なるため、光の伝わり方に応じてガラスの色が変化します。
この現象は二色性と呼ばれます。簡単に言えば、観察者がガラスの表面から反射した光を見ると、ガラスは緑色に見えます。光がガラスの裏側を通過すると、透過光は赤く見えます。この効果は通常の顔料によって引き起こされるのではなく、ガラス内部の金属ナノ構造と光との相互作用の結果です。
ただし、原則を理解しても、それを簡単に真似できるわけではありません。古代ローマの職人たちがどのようなレシピ、炉の条件、加工手順を使用したかについては、まだ明確な答えはありません。現代の研究者たちはこれまでにも多くの試みを行ってきましたが、リカーガスカップと同様の色の変化効果を安定して得ることは常に困難でした。
この進歩は、シェフィールド大学の分子フォトニクス プログラムの責任者であるクリスティーナ メトカーフからの依頼から始まりました。 2025 年、彼女はガラスの研究と製造で 25 年以上の経験を持つ技術専門家であるリサ ホランドを招待し、大学のライトフェスト イベント用にこの特別なガラスを再作成しました。
オランダはまず、ローマン ガラスの専門家であるキャロライン ジャクソン教授と協力して、古代ガラスの既知の組成と製造特性を研究し、現代の原材料を使用して古代ローマン ガラスを模倣した基本材料を調製しました。それから、本当に大変な作業が始まります。つまり、少量の金と銀を適切な形でガラスに取り込み、最終的に特殊な光学特性を持つナノ構造を形成する方法です。
これを行うために、彼女はさまざまなタイプの炉、原材料の組み合わせ、酸素レベルを実験し、ガラスのレシピに砂糖を加えた場合の影響もテストしました。多くの実験を経て、彼女は最終的に、反射光では不透明な緑色に見え、逆光では赤色に変わるガラスサンプルを作成することに成功しました。
この成果は、リカーガス カップの特殊な光学効果が現代の材料と実験技術を使用して再現できることを証明しました。しかし、研究者らは古代ローマの職人のオリジナルのレシピを完全に復元したとは主張していない。現代の実験では、同じ視覚的結果を達成する材料とプロセスが使用されていますが、これは 1,600 年前のローマ人がまったく同じ方法を使用したことを意味するものではありません。
レシピを完成させた後、研究チームはさらに一歩進んで、古代の職人に敬意を払いながらこのガラスのユニークな特性を示す現代的な芸術作品を作成することにしました。彼らは英国のガラス芸術家エリオット・ウォーカーを制作に参加するよう招待しました。ウォーカーさんは、Netflixのガラスアートコンペティション番組「Blown Away」の第2シーズンで優勝した。
ウォーカーは、リクルガス カップの神話と古代ギリシャとローマの彫刻「ファルネーゼ アトラス」からインスピレーションを得て、両方の古典芸術の要素を組み合わせた現代彫刻をデザインしました。この作品はリュクルガスの物語のテーマをそのままに、本来天体を象徴していた球体をガラスに置き換えたものです。同時に、吹きガラスの構造は、観客がさまざまな照明条件下で素材の色の変化を直感的に観察できるように特別に設計されています。
この作品は、2026 年 11 月 6 日から 15 日までシェフィールド大学で開催されるフェスティバル オブ ザ マインドの期間中に、ミレニアム ギャラリーで初めて展示される予定です。展覧会が終了すると、シェフィールド大学のターナー ガラス美術館の常設コレクションの一部となります。
この研究の重要性は、芸術や古代のガラス工芸に限定されません。研究者らは、ガラス内部で金属ナノ粒子がどのように形成されるかを理解することが、新しいフォトニック材料の開発に役立つと期待されると指摘した。このような材料は、従来の電子信号ではなく光を使用して特定の機能を実現でき、太陽エネルギー、量子技術、医療診断などの分野で応用できる可能性があります。
さらに、シェフィールド大学には、放射性廃棄物のガラス固化技術を専門とするチームがあります。研究チームは、危険物質を長期間安全に封じ込められるよう、複雑な核廃棄物をガラス構造内に固定化することに取り組んでいる。また、本研究で蓄積されたガラスの組成設計や微細構造制御の経験は、より高度な特性を有する核廃棄物固化ガラスの開発の参考となる可能性がある。
ある意味では、現代の科学者によるリクルガス カップの再作成は、古代の職人技の再現であるだけでなく、古代ローマのガラス製造技術に含まれるナノマテリアル科学を明らかにするものでもあります。 1,600 年以上前の職人たちは、金属ナノ粒子と光の相互作用を理解していなかったかもしれませんが、経験と職人技によって驚くべき光学材料を生み出しました。
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