Mühendislik ve Teknoloji

Antik Nanoteknoloji Harikası: Lycurgus Kupası

Nanoteknoloji dediğimiz zaman aklınıza modern zaman uygulamalarından biri geliyor ise yanılıyor olabilirsiniz. Londra’daki British Museum’da bulunan, Roma döneminden kalma 1600 yıllık cam bir kadeh olan Lycurgus Kupası insanlık tarihinde nanoteknolojinin bilinen en eski kullanım örneklerinden biridir. Kupayı yapan kişilerin, arka planındaki bilimi bilip bilmedikleri belirsiz olsa da, günümüzde yapılan incelemeler, kullanılan tekniklerin ne kadar karmaşık olduğunu bizlere göstermiştir.

Nanoteknoloji aslında nano ve teknoloji kelimelerinden oluşan birleşik bir kelimedir. Herhangi bir malzeme yapmak için atomları birbi­rine bağlamamız gerekir. “Nano”, “milyarda bir” anlamına gelir ve nano ölçekte boy gösteren nesneler bizden kabaca bir milyar kat küçüktür. Nanoteknoloji de bu nano ölçek boyutundaki malzemeleri kullanarak oluşturulan teknolojinin genel adıdır. Diğer bir deyiş ile, nanoteknoloji, maddenin atomik, moleküler ayrıca supramoleküler seviyede kontrolüdür.

Kupa üzerindeki mitolojik sahneler, Trakya’daki Edoni Kralı Lycurgus’un Dionysos ve takipçilerinin elinde ölümünü tasvir eder. Lycurgus Kupası yazılı basında ilk olarak 1845 yılında yer almıştır. Daha önceki tarihi hakkında süreç belirsizdir. Rothschild ailesinin mülkiyetinde olduğu düşünülmektedir. 1950 yılına kadar kupa hakkında herhangi bir ayrıntılı bir çalışma yapılmamıştır. British Museum bu kupayı, 1958 yılında Lord Rothschild’den satın almış ve bu tarihten sonra da kupa üzerinde incelemeler yapılmaya başlanmıştır.

Bu kupa aynı zamanda paha biçilemez değerdedir. Kupanın belli özel günlerde kullanıldığı düşünülmektedir.

Lycurgus Kupası Hangi Neden İle Özeldir?

Kupayı bu kadar özel kılan şey aslında bir optik illüzyondur. Kupa ışık ile dıştan aydınlatıldığında opak yeşil görünüm sağlarken ışığın içten parlamasıyla yarı saydam kırmızı renkte görünmektedir. Bu renk değişimi yıllarca bilim insanlarını şaşırttı. Hatta bir süre antik cam işçiliğinin teknik bilgisi ile böyle bir etki yaratmak imkansız göründüğü için kupanın gerçekten cam olup olmadığı konusunda bazı tartışmalar vardı.

Ama sonunda 1990’lı yıllarda araştırmacılar, Romalı cam üreticilerinin bu benzersiz etkiyi yaratmak için nanomalzemeler kullandıklarını ortaya çıkardı. Diğer bir deyişle bu cam ustaları arka plandaki etki mekanizmasını bilmese de, sadece tecrübe ile, materyallerin manipüle etmiş ve belki de nanoteknolojinin ilk bilinen örneğini 4. yüzyılda geliştirmişti.

Elbette sizin de aklınıza gelmiş olacağı gibi araştırmacılar ilk etapta bu parçacıkların tesadüfen cama karıştığını düşünmüşlerdi. Ancak daha sonraki yapılan çalışmalar camda bulunan nanoparçacık kalıntılarının kazara değil, bilerek eklendiği ortaya koydu. Altın ve gümüş cama eklenmeden önce öğütülmüş ve belli formlara getirilmişti.

Bazı maddelerin gözlem yönüne değişik renklere bürünme özelliğine dikroizm denir. 6. ve 15. yüzyıllarda Avrupa katedrallerindeki canlı vitray pencereler zengin renklerini altın klorür ve diğer metal oksitler ile klorürlerin nanopartiküllerine borçludur. Yani aslında, nanoteknoloji terimi ortaya çıkmadan çok önce, Orta Çağ zanaatkarları 10. yüzyıldan itibaren cam panelleri renklendirmek için altın ve gümüş nanoparçacıklarını kullanmışlardır. Ancak Lycurgus Kupasının yapım tarihi bundan çok daha öncesine işaret etmektedir.

Lycurgus Kupası Nasıl Yapılmıştı?

Lycurgus Kupasının içi

Bu fenomenin açıklaması ancak 1990 yılında bilim insanlarının bir atomik kuvvet mikroskobu kullanarak bardağı analiz etmesinden sonra elde edildi. Yapılan incelemeler sonucunda kupadaki bu renk değişiminin camda var olan %66,2 gümüş, %31,2 altın ve %2,6 bakır nanoparçacıklar sonucunda ortaya çıktığı bulunmuştur. Bu parçacıkların boyutları 50 nanometre kadardır. Diğer bir deyişle insan saçının kalınlığından yaklaşık 100 kat daha küçüktür. Bu parçacıkların boyutları ve 12 yüzlü şekilleri ışığın farklı biçimde yansımalar yapmasına neden olmaktadır.

Gümüş ve altın nanoparçacıklarının elektronları beyaz ışığın farklı dalga boylarına maruz kalınca titreşir. Daha sonra elektronlar bu ışığı aynı renk dalga boyunda yeniden yayar. Gözlenen kırmızı renk, altın parçacıkları tarafından ışığın soğurulmasının bir sonucudur. Yeşil renk ise gümüş parçacıklardan gelmektedir. Ayrıca araştırmacılar, bu bardağın içine dökülen sıvının türüne bağlı olarak da rengini değişebildiğini düşünmektedirler. Tüm bunların sonucunda, Lycurgus kupası en eski sentetik nanokompozitlerden biri olarak kabul edilmektedir.

Nanoteknolojinin bugün dillerde dolaşmasının nedeni, bu ölçekteki yapıları doğrudan idare edebilecek araçlara ve mik­roskoplara kavuşmamız, böylelikle de çok daha büyük nanoyapı dizileri oluşturabilmemizdir. Oysa ki görüyoruz ki bu muhteşem kadehin yaratıcıları kesinlikle ne yaptıklarını tam olarak biliyor gibiydiler. Bizim ise bu teknolojiyi anlamamız ancak 1990’lı yıllarda mümkün oldu.



Kaynaklar ve ileri okumalar:


Dip Not

Matematiksel, tamamen gönüllü bir ekip tarafından 2015 yılından beri yürütülen, Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmayı hedefleyen, öğretmenler tarafından kurulmuş bir bilim platformudur. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.
Başa dön tuşu