Màu tím thời Hán triều và những tính chất làm đau đầu các nhà khoa học

Màu tím triều nhà Hán (203 TCN–220) là một sắc tố nhân tạo do người Trung Quốc làm ra cách đây 2.500 năm. Sắc tố này được dùng để sơn quét tường và trang trí cho các bức tượng đất nung nổi tiếng cũng như trang sức, vật dụng kim khí và gốm sứ.

Màu sắc này có những đặc tính công nghệ kì diệu, với quy trình sản xuất phức tạp bao gồm nghiền nguyên liệu thô với tỉ lệ chính xác, nung đến nhiệt độ không tưởng.

Quy trình sản xuất phức tạp đến nỗi tận đến năm 1992, người ta mới có thể tái tạo loại chất màu này. Vào thời điểm này, thành phần hóa học của chất màu cuối cùng cũng được phát hiện ra. Nhưng mọi thứ chỉ mới bắt đầu. Theo một báo cáo mới trên io9.com, các nghiên cứu sau này đã khám phá ra rất nhiều đặc tính đáng ngạc nhiên của màu tím Hán triều, trong đó có khả năng phát xạ tia sáng ở bước sóng cận hồng ngoại mạnh mẽ, cũng như có thể chuyển đổi cấu trúc 3 chiều thành 2 chiều trong điều kiện nhất định.

Màu tím Hán triều được người Trung Quốc sản xuất từ năm 800 trước Công Nguyên, tuy nhiên dường như đến thời Tần và Hán (221 TCN – 220 SCN) thì chất màu này mới được sử dụng rộng rãi trên các bức tượng đất nung và các vật dụng gốm sứ khác.

“Vào trước thế kỷ 19, khi những phương thức sản xuất hiện đại đã làm ra các chất màu tổng hợp phổ biến, thì chỉ có phẩm nhuộm màu tím là vô cùng đắt đỏ, vì chỉ có được vài khoáng chất màu tím không phổ biến hay tạo ra bằng cách trộn lẫn màu đỏ và xanh dương, nhưng đều không phải là màu tím thật sự, ngoại trừ hàng trăm năm qua ở Trung Quốc cổ đại”, Samir S. Patel chia sẻ.

Vì một lý do nào đó, màu tím Hán triều biến mất hoàn toàn sau năm 220 sau Công Nguyên và không được nhìn thấy lại cho đến khi các nhà hóa học hiện đại tái tạo lại chất màu này vào những năm 1990.

Màu tím Hán triều là sắc tố tổng hợp được làm từ nguyên liệu vô cơ trong khi các sắc tố khác được chế từ thực vật và động vật (ốc sên đất gáo – murex snail). Chỉ có hai sắc tố xanh và tím nhân tạo khác tồn tại vào thế giới cổ đại, đó là màu xanh Maya được làm từ cây tràm và đất sét trắng, cái còn lại là màu xanh Ai Cập, được sử dụng rộng khắp Địa Trung Hải và vùng Trung Cận Đông từ năm 3.600 trước Công Nguyên cho đến khi kết thúc đế chế La Mã.

Nhà khoa học Elisabeth FitzHugh, người trông coi viện Smithsonian, và là người đầu tiên xác định được thành phần tổng hợp của màu tím Hán triều là silicate đồng bari. Chất này khác màu xanh Ai Cập là nó có gốc bari chứ không phải canxi.

Sự giống nhau giữa màu xanh Ai Cập và màu tím Hán triều khiến các nhà khoa học ban đầu kết luận rằng người Trung Quốc đã học tập cách sản xuất của Ai Cập.

Tuy nhiên, giả thuyết này bị bác bỏ vì người ta không tìm được vết tích của màu xanh Ai Cập vượt khỏi Persia về phía Đông.

“Không có lý do rõ ràng nào để người Trung Quốc phải học hỏi công thức của người Ai Cập, vì nếu thực hiện việc thay thế gốc canxi thành gốc bari thì họ phải tăng nhiệt nung nóng lên tới 100 độ C”, Patel giải thích.

Do đó, làm thế nào người Trung Quốc có thể tìm ra công thức phức tạp và chính xác đến thế để sản xuất loại màu tím này, vốn liên quan đến cát và đồng cùng bari có tỉ lệ thành phần cực chuẩn và được nung ở nhiệt độ lên đến 850 – 1000 độ C. Một nhóm các nhà khoa học ở Đại học Stanford đề xuất rằng màu tím Hán triều là sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất thủy tinh vì cả thủy tinh lẫn màu tím đều có thành phần silica và bari. Trang io9.com cho biết, bari có tác dụng khiến thủy tinh sáng hơn nhưng đục, điều này có nghĩa là chất màu này có thể là sản phẩm trong quá trình các nhà giả kim thuật tìm cách tạo ra bạch ngọc.

Tính chất phát quang

Khi thành tố của màu tím Hán triều lần đầu tiên được khám phá, các nhà khoa học vẫn không ngừng nghiên cứu về chất màu độc đáo này. Các nghiên cứu của Bảo tàng Anh phát hiện, khi cho chất màu này tiếp xúc với loại ánh sáng đèn led, thì màu tím Hán triều có thể phát ra các tia sáng có bước sóng cận hồng ngoại mạnh mẽ. Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Analytical and Bioanalytical Chemistry, sắc tố tím này hiện diện rõ nét trong một số điều kiện nhất định, điều này có nghĩa là ngay cả đối với những vết mờ nhạt, chúng cũng có thể được phát hiện với đầu dò hồng ngoài dù mắt thường không nhìn thấy.

Màu tím Hán triều và khả năng phá hủy chiều không gian

Các nhà khoa học lượng tử của đại học Stanford, Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos và Viện Vật lý thể rắn (Đại học Tokyo) báo cáo, khi màu tím Hán triều được cho tiếp xúc với môi trường lạnh cực hạn và môi trường giàu từ tính thì cấu trúc hóa học của chất màu này sẽ chuyển sang một trạng thái mới được gọi là điểm tới hạn lượng tử, nghĩa là vật chất 3 chiều “mất đi” một chiều.

“Chúng tôi lần đầu tiên thấy rằng tất cả phần tử trong một khối vật chất 3 chiều cùng nhau biến đổi để đạt được trạng thái chỉ 2 chiều”, Ian Fisher, trợ giáo sư ngành vật lý ứng dụng tại Stanford cho biết. “Chiều thấp (Low dimensionality) là thành phần quan trọng trong nhiều giả thuyết kì lạ đóng vai trò giải thích cho các hiện tượng chưa có lời giải thích, ví dụ như khả năng siêu dẫn ở nhiệt độ cao, nhưng hiện vẫn không thể dùng để lý giải cho việc giảm chiều không gian trong vật chất thực”.

Các nhà khoa học đề xuất, hiệu ứng này có thể có được nhờ vào thành phần silicat đồng bari được sắp xếp như những lớp gạch, do đó chúng không sắp xếp chặt chẽ. Mỗi lớp gạch có chút không đồng bộ với lớp gạch bên dưới. Điều này có thể phá vỡ lớp sóng và buộc chúng chuyển sang dạng hai chiều.

Theo các nhà nghiên cứu, phát hiện này có thể giúp họ hiểu được những tính chất cần có của các chất liệu mới, trong đó có nhiều hơn những chất siêu dẫn kì lạ.

Fisher cho biết, “Màu tím Hán triều lần đầu tiên được tổng hợp cách đây 2.500 năm, nhưng chúng ta chỉ mới khám phá ra được phản ứng từ tính kì lạ của nó gần đây. Điều này có khiến bạn tự hỏi còn có loại vật liệu nào nữa mà chúng ta vẫn chưa bắt đầu khai phá”.

Hàn Mai – Theo Acient Origins