La Coupe de Lycurgue ou la nanotechnologie romaine



Les nanotechnologies font parties de ces techniques récentes qui nous promettent des progrès fulgurants et époustouflants. Démarrés en partie grâce aux travaux et inventions réalisés à partir des années 1980 (microscopes à effet tunnel et atomique, surtout), ces savoirs-faire sont, pour l'imaginaire collectif, l'oeuvre de l'homme moderne à la pointe des sciences actuelles. Que Nenni. Les contemporains d'Astérix avaient déjà découvert qu'on pouvait arranger la matière au niveau moléculaire, pour en tirer des effets intéressants à l'échelle macroscopique. 


Mais c'est évidemment bien plus tard, lorsque les nanosciences s'élevèrent en domaine d'étude pour les scientifiques d'aujourd'hui, que l'on (re-)découvrit la sophistication des techniques romaines de travail du verre. Principalement lors de l'étude de la Coupe de Lycurgue, l'oeuvre encore intacte d'un artisan du IVème siècle après J-C.

A première vue, cette coupe en verre n'a rien de spécial, quoique la finesse de ces illustrations relève tout de même de l'exceptionnel. Mais bon, ils avaient pas internet à l'époque, ils avaient donc que ça à faire. L'objet s'est transmis à travers les générations pour atterrir après un passage chez la famille Rotschild, au British Museum, où les scientifiques ont pu lui observer une propriété étonnante : d'une couleur verte pâle, la coupe se transforme en calice diabolique pour peu qu'on l'éclaire par derrière. L'orientation de la lumière change ainsi du tout au tout l'apparence colorée de la coupe.
La Coupe de Lycurgue éclairée de face (version ange) ou par derrière (version diable)

Et cet effet n'est pas anodin, il traduit l'existence de particules fines d'or et d'argent en quantité contrôlée, et arrangées selon des techniques de pointes, dans le mélange de verre qui a servi à la fabrication de cet objet. Il démontre en fait, qu'en 300 après Jésus-Christ, les romains avaient en quelque sorte déjà découvert et utilisé les nanotechnologies.

Le changement de couleur (effet dichroïque) tire son origine de la résonance des plasmons, des quasi-particules supportées sur la Coupe de Lycurgue, par le mélange métallique d'or et d'argent. Lorsque la lumière traverse la couche de surface selon un angle défini, la résonance des plasmons entraîne l'absorption d'une longueur d'onde particulière (ici, le bleu). Mais la proportion de ces métaux dans le verre doit être incroyablement faible et précise pour occasionner cet effet : de l'ordre de 330 (pour l'argent) à seulement 40 (pour l'or) molécules par million d'atomes de verres! Cette finesse en fait un objet témoignant du savoir-faire romain à contrôler un produit à l'échelle de la nanoparticule.

Bien sûr, les romains n'avaient aucun moyen de contrôler directement le verre à cette échelle, ni ceux d'ajouter des proportions aussi infimes de particules d'or et d'argent, la technique consistait donc sûrement à diluer de manière répétée la suspension colloïdale de verre en fusion dans laquelle baignaient des précipités métalliques or-argent. Il n'en reste pas moins qu'un telle technique est absolument impressionnante pour l'époque.