Khoa học và vũ trụ

Chiếc cốc 1.600 năm tuổi này được biết đến trong một bối cảnh liên quan đến vua Lycurgus của xứ Thrace, thời La Mã, có thể thay đổi màu sắc tùy thuộc vào hướng ánh sáng chiếu vào. Các nhà khoa học đã bối rối trước sự xuất hiện của chiếc cốc này tại Bảo tàng Anh trong những năm 1950. Điều khiến họ không sao hiểu được là chiếc cốc hiện ra màu xanh ngọc khi ánh sáng đi đến từ phía trước nhưng lại chuyển sang màu đỏ thẫm khi chiếu sáng từ phía sau.

Chiếc cốc Lycurgus tại bảo tàng Anh Quốc.(Wikimedia Commons) Phông nền: Ảnh khái niệm công nghệ nano (Kentoh/iStock/Thinkstock)

Chiếc cốc Lycurgus độc đáo

Nghiên cứu sau đó xác nhận, hiệu ứng này được tạo ra nhờ vào hiện tượng giao thoa khi có sự tương tác của ánh sáng với các hạt nano kim loại. Ngày nay, công nghệ tạo ra tính năng độc đáo của cốc Lycurgus đang được ứng dụng để hình thành nên ảnh 3D từ các phần tử bạc li ti. Ứng dụng này có khả năng tăng gấp đôi lượng thông tin lưu trữ trong các thiết bị quang học kỹ thuật số, chẳng hạn như cảm biến, thiết bị trình chiếu và chụp ảnh y học.

Theo một nghiên cứu mới được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ, hiện tượng giao thoa được tạo ra bởi sự tương tác của ánh sáng với các hạt nano bạc, cho phép ảnh 3D vượt qua giới hạn của hiện tượng nhiễu xạ – phương thức khiến các sóng lan truyền hoặc uốn cong khi gặp chướng ngại vật hay lỗ hổng.

Khi các hạt kim loại đạt đến kích thước ở cấp độ nano, chúng phát ra màu sắc óng ánh. Chén Lycurgus là ví dụ đầu tiên được biết đến về hiện tượng này. Ra đời vào thế kỷ thứ 4, đây là chiếc ly thủy tinh phủ các hạt bạc và vàng vốn đã được nghiền mịn đến kích thước 30 nanomet, tức là nhỏ hơn một phần ngàn kích thước của tinh thể muối ăn. Điều này tạo ra hiện tượng quang học có tên là lưỡng sắc, nghĩa là màu sắc của cốc thay đổi từ xanh sang đỏ theo vị trí của nguồn chiếu sáng

Các nhà khoa học nhận định, nghệ nhân La Mã tạo ra hiệu ứng lưỡng sắc trong cốc Lycurgus tinh xảo này là ngẫu nhiên ngoài ý muốn, tuy nhiên cũng có một số người lập luận rằng đây là công trình có chủ đích. Thực tế, tỉ lệ thành phần kim loại quý được pha trộn chính xác cho thấy người La Mã đã hoàn thiện việc sử dụng các hạt nano, “một thành tích tuyệt vời”, theo nhà khảo cổ học Ian Freestone của Đại học London.

Chỉ trong vòng 20 năm trở lại đây thì các nhà khoa học mới bắt đầu hiểu được hiện tượng của chiếc cốc Lycurgus, nhưng cho đến nay, họ vẫn chưa thể tận dụng hiệu ứng này với các công nghệ hiện có.

Công nghệ 3D thế hệ mới

Để áp dụng hiện tượng này trong công nghệ quang học hiện đại, một nhóm nghiên cứu liên ngành đã tạo ra hàng loạt hạt kim loại có kích thước nano nhằm bắt chước hiệu ứng màu sắc của cốc Lycurgus, để tạo thành ảnh 3D đa sắc. Bước đột phá này có thể giảm kích thước cho các thiết bị quang học vốn dĩ khá cồng kềnh.

Hình ảnh tương tác 3D với các thiết bị điện tử của tiến sĩ Tony Stark trong bộ phim Iron Man. Công nghệ 3D thường thấy trong các phim bom tấn của Hollywood thời gian gần đây. (Ảnh: Moviespictures.org)

Ảnh 3D đa sắc. (Ảnh: Yunuen Montelongo/ Đại học Cambridge)

Sử dụng duy nhất một lớp bạc mỏng, Montelongo và các đồng nghiệp đã tạo ra các bản mẫu ảnh 3D đầy màu sắc có chứa 16 triệu hạt nano trên mỗi milimet vuông. Mỗi hạt nano nhỏ hơn đường kính sợi tóc người khoảng 1000 lần, tán xạ ánh sáng thành các màu sắc khác nhau tùy theo kích thước và hình dạng hạt. Ánh sáng tán xạ từ mỗi hạt nano sẽ tương tác và kết hợp với nhau, từ đó tạo ra hình ảnh.

Thiết bị này có thể hiển thị hình ảnh khác nhau khi được chiếu sáng bởi các chùm sáng khác màu, một tính năng chưa từng thấy trước đây. Hơn nữa, khi nhiều nguồn sáng được chiếu đồng thời, một hình ảnh nhiều màu sắc sẽ được phóng ra.

“Ảnh 3D dạng này có thể tạo ra một loạt ứng dụng trong lĩnh vực trình chiếu, lưu trữ dữ liệu quang học, và cảm biến”, nghiên cứu sinh Calum Williams, đồng tác giả của công trình cho biết, “dù sao vẫn cần có các giải pháp có thể nhân rộng để khai thác tiềm năng của công nghệ này.”

Công nghệ trong chiến cốc Lycurgus khiến chúng ta phải tự hỏi:

Có trớ trêu hay không khi các nhà nghiên cứu hiện nay phải nhờ đến công nghệ của tổ tiên “nguyên thủy” để phát triển những ứng dụng mới?

Để hiểu hơn tương tác ảnh 3D, mời các bạn xem video dưới đây với ứng dụng của công nghệ này trong ngành y học. Nếu công nghệ trên được các nhà khoa học nghiên cứu thành công, chúng ta có thể tiếp cận được những chiếc smartphone với khả năng tạo ra ảnh 3D.

Tác giả: April Holloway, Ancient Origins
Đăng tải với sự cho phép. Đọc bản gốc ở đây.
Sử dụng bản dịch của Tinh Hoa net, daikynguyenvn