АКТУАЛИЗИРАНО НА 23 НОЕМВРИ 2014 Г. - 01:03 АПРИЛHOLLOWAY


Han Purple: Изкуствен пигмент на 2800 години, който квантовите физици се опитват да разберат  

Хан лилавото е изкуствен пигмент, създаден от китайците преди повече от 2500 години, който се използва в стенописи и за украса на известните теракотени воини, както и в керамика, метални изделия и бижута. Пигментът е технологично чудо, направено чрез сложен процес на смилане на суровини в точни пропорции и нагряване до невероятни температури. Процесът беше толкова сложен, че не беше реконструиран отново до 1992 г., когато химиците най-накрая успяха да идентифицират неговия състав. Но това беше само началото. Според новинарски доклад на io9.com, изследванията оттогава са открили невероятни свойства на лилавото Хан, включително способността да излъчва мощни лъчи светлина в близкия инфрачервен диапазон, както и да може да свива три измерения до две при правилните условия.

Производството на Хан лилаво, известно още като китайско лилаво, датира още от 800 г. пр. н. е., но изглежда, че не е било използвано в изкуството до династиите Цин и Хан (221 г. пр. н. е. – 220 г. сл. н. е.), когато е било приложено към световно известни войници от теракота , както и керамика и други предмети. 

„Преди деветнадесети век, когато съвременните производствени методи направиха синтетичните пигменти обичайни, имаше само изключително скъпи лилави багрила, няколко необичайни лилави минерали и смеси от червено и синьо, но не и истински лилав пигмент – освен през няколкостотин години в древен Китай“, пише Самир С. Пател в „ Пурпурно царуване: Как древните китайски химици добавиха цвят към армията на императора “.По неизвестна причина Хан лилавото изчезва напълно от употреба след 220 г. сл. н. е. и никога повече не е било виждано до преоткриването му от съвременните химици през 90-те години.

Следи от ханско лилаво все още могат да се видят върху много от теракотените воини ( realhistoryww.com )

Синтезът на Han Purple

За разлика от естествените багрила, като тирийското лилаво (от около 1500 г. пр. н. е.), които са органични съединения и обикновено се правят от растения или животни, като охлюва мурекс, ханското лилаво е синтетичен пигмент, направен от неорганични материали.

Известно е, че в древния свят са съществували само два създадени от човека сини или лилави пигмента – синьото на маите (от ок. 800 г. сл. н. е.), направено от нагрята смес от индиго и бяла глина, и египетското синьо, което се е използвало навсякъде Средиземноморието и Близкия и Среден изток от 3600 г. пр. н. е. до края на Римската империя. [Прочетете подобно: Египетско синьо – най-старият известен изкуствен пигмент ].

Ученият Елизабет Фицхю, консерватор в Смитсониън, беше първият, който идентифицира сложното синтетично съединение, което изгражда лилавото Han – бариев меден силикат, съединение, което се различава от египетското синьо само чрез използването на барий вместо калций.

„Египетско синя“ триножна чаша ( Wikimedia ). Съставът на ханското лилаво се различава от египетското синьо само по използването на барий вместо калций.

Приликите между Хан лилаво и египетско синьо накараха някои ранни изследователи да заключат, че китайците може да са се научили да правят пигмента от египтяните. Въпреки това, тази теория е до голяма степен отхвърлена, тъй като египетското синьо не е открито по-на изток от Персия.

„Няма ясна причина защо китайците, ако бяха научили египетската формула, биха заменили калция с барий, което налага повишаване на температурата на изпичане със 100 градуса или повече“, пише Пател.

И така, как точно китайците са се натъкнали на сложната формула, за да направят Хан лилаво, която включва комбиниране на силициев диоксид (пясък) с мед и барий в точни пропорции и нагряване до около 850-1000 °C? Екип от физици от Станфорд публикува статия в Journal of Archaeological Science ( резюме тук ), която предполага, че лилавото Han е страничен продукт от процеса на производство на стъкло, тъй като и стъклото, и лилавият пигмент съдържат силициев диоксид и барий. Io9.com пише, че барият прави стъклото по-блестящо и мътно, което означава, че този пигмент може да е дело на ранни алхимици, опитващи се да синтезират бял нефрит.

Флуоресцентни свойства

Откакто съставът му беше открит за първи път, учените продължиха да изследват този уникален пигмент. Изследователи от Британския музей откриха, че когато е изложено на обикновено LED фенерче, лилавото Хан излъчва мощни лъчи светлина в близкия инфрачервен диапазон. Според тяхното проучване, публикувано в списанието Analytical and Bioanalytical Chemistry , лилавите пигменти на Хан се показват със стряскаща яснота при правилните условия, което означава, че дори бледи следи от цвета, които са невидими с просто око, могат да се видят с инфрачервена светлина сензори.

Керамична купа от Западна Хан от провинция Хъбей или Ханан (Колекция Avery Brundage, asianart.org ), която съдържа следи от лилаво Хан. Лилавият пигмент става силно флуоресцентен под инфрачервени сензори (вдясно).

Han Purple и колапсът на измеренията

Флуоресцентните свойства на Han purple не бяха единствената изненада. Квантови физици от Станфорд, Националната лаборатория в Лос Аламос и Института за физика на твърдото тяло (Токийския университет) съобщиха , че когато лилавото Хан е изложено на екстремен студ и силно магнитно поле, химичната структура на пигмента навлиза в ново състояние, наречено квантово критична точка, в която триизмерният материал „губи“ измерение.

„Ние показахме за първи път, че колективното поведение в насипен триизмерен материал всъщност може да се случи само в две измерения“, каза Иън Фишър, асистент по приложна физика в Станфорд в доклада на Станфорд. „Ниската размерност е ключова съставка в много екзотични теории, които претендират да обясняват различни слабо разбрани явления, включително високотемпературна свръхпроводимост, но досега нямаше ясни примери за „намаляване на размерите“ в реални материали.“

Учените предполагат, че този ефект се дължи на факта, че компонентите на бариевия меден силикат са подредени като слоеве от плочки, така че не се подреждат спретнато. Плочките на всеки слой са леко несинхронизирани със слоя под тях. Това може да осуети вълната и да я принуди да стане двуизмерна.

Изследователите казаха, че откритието може да помогне да се разберат необходимите свойства на нови материали, включително по-екзотични свръхпроводници.

Странното свиване на измеренията може да се дължи на несъответстващите слоеве на неговите компоненти. (Джон Д. Грифин, Майкъл У. Дейвидсън, Сара Фет и Сучитра Е. Себастиан, Станфорд )  

Фишър каза: „Хан Пурпур е синтезиран за първи път преди повече от 2500 години, но едва наскоро открихме колко екзотично е неговото магнитно поведение. Това ви кара да се чудите какви други материали има там, които все още дори не сме започнали да изследваме."

Представено изображение: Детайл от стенопис от гробница в Източен Хан (25 – 220 г. сл. Хр.) в Джукун, Луоянг, провинция Хенан. Картината използва Хан лилав и Хан син пигмент ( Уикипедия ).

От  Ейприл Холоуей