Hace 2.000 años, en la ciudad de Aquileia, Italia, en la época del Imperio Romano, un hombre dejó caer un recipiente de cristal lleno de líquido. Gracias a que no fue muy ducho barriendo, hoy, dos milenios después y tras un proceso de transformación por parte de la madre naturaleza, aquel vidrio ya no es el que era y sus nuevas propiedades dejan sin palabras a los científicos que se toparon con él.
Resulta que estos fragmentos de vidrio cuentan con una cubierta natural que forma cristales fotónicos, una estructura nanotecnológica con gran potencial en la tecnología moderna. Estos fragmentos, testigos de la historia, han estado expuestos a minerales del suelo y a cambios ambientales durante siglos, desarrollando superficies coloridas e iridiscentes, que los han convertido en piezas codiciadas para la joyería y la industria armamentística, tal y como recoge la revista Nature. Una transformación que ha desconcertado a los científicos que trabajan en el yacimiento.
Invisibilidad para vehículos militares
Sin embargo, su verdadero valor radica en su estructura molecular reorganizada por el tiempo, que ha culminado en la formación de cristales fotónicos, unas estructuras nanométricas que modifican la forma en que la luz se filtra y refleja. Estos cristales son nanoestructuras con arreglos atómicos ordenados capaces de producir efectos ópticos únicos, similares a los encontrados en algunos animales que poseen coloraciones iridiscentes.
El descubrimiento fue casi accidental. Un fragmento de vidrio deslumbrante, procedente de la antigua ciudad de Aquileia, Italia, llamó la atención de los investigadores, revelándose posteriormente como una nanofabricación de cristales fotónicos por acción de la naturaleza. Este "vidrio asombroso" representa no solo una reliquia arqueológica sino un componente nanofotónico que desafía la comprensión de la tecnología de la época. Además, su aplicación en la tecnología actual es diversa y crucial, desde la fabricación de espejos y dispositivos de comunicación óptica hasta tecnologías de invisibilidad en el campo militar.
"Es sorprendente que tengas vidrio que haya estado en el barro durante dos milenios y termines con algo que es un ejemplo de libro de texto de un componente nanofotónico", destaca Fiorenzo Omenetto, profesor de ingeniería y científico de materiales en el Silklab de la Universidad de Tufts, EEUU. Arianna Traviglia, directora del Centro, dijo que su equipo se refería a él cariñosamente como el "vaso sorpresa".
Vidrio egipcio
La formación de estos cristales sobre el vidrio romano refleja una historia de cambios ambientales y químicos a lo largo de los siglos, desde variaciones en el pH hasta fluctuaciones en el nivel freático. Estos cambios, junto con el análisis detallado proporcionado por microscopías avanzadas, nos ofrecen una lectura de la historia ambiental de la región y del comercio global de la época, evidenciado por la probable procedencia egipcia de la arena utilizada para este material fechado químicamente desde el siglo I a. C. hasta el siglo I d. C.
El patrón dorado espejado en la superficie del vidrio es el resultado de las llamadas pilas de Bragg, estructuras de capas de sílice de densidades alternas. La formación de estas estructuras, a través de un proceso de corrosión y reconstrucción cíclica, refleja la habilidad de la naturaleza para crear arreglos increíblemente ordenados de material cristalino, abriendo la posibilidad de replicar y acelerar estos procesos en el laboratorio para el desarrollo de materiales ópticos avanzados.
“Probablemente se trate de un proceso de corrosión y reconstrucción. La arcilla circundante y la lluvia determinaron la difusión de minerales y la corrosión cíclica de la sílice en el vidrio. Al mismo tiempo, el ensamblaje de capas de 100 nanómetros de espesor que combinan sílice y minerales también se produjo en ciclos. El resultado es una disposición increíblemente ordenada de cientos de capas de material cristalino”, explicó Guidetti, otro de los científicos responsables del hallazgo.
"Si bien la edad del vidrio puede ser parte de su encanto, en este caso, si pudiéramos acelerar significativamente el proceso en el laboratorio, podríamos encontrar una manera de cultivar materiales ópticos en lugar de fabricarlos", sentenció por su parte Omenetto.
