Наноматериал древних цивилизаций

Египетская синь – это разновидность минеральных красок, имеющих особое культурное значение: она активно использовалась в декоративных целях еще в Древнем Египте, Месопотамии и Греции, а различные исторические и археологические данные свидетельствуют об ее успешном производстве уже в третьем тысячелетии до нашей эры. Хорошо известно, что в химический состав египетской сини входит тетрасиликат кальция-меди (CaCuSi₄O₁₀) и диоксид кремния (SiO₂). Авторы работы [1] обнаружили, что нагрев CaCuSi₄O₁₀ в восьмидесятиградусной воде при постоянном перемешивании в течение нескольких дней сопровождается расслоением и образованием коллоидной системы, состоящей как из наночешуек толщиной менее 10 нм, так и более крупных нанопластин (>10 нм толщиной) CaCuSi₄O₁₀. После соответствующей очистки образец представлял собой порошок бледного серо-голубого цвета (рис. 1).

Рис. 1. Отожженные наночешуйки CaCuSi4O10 (слева), очищенные и высушенные наночешуйки CaCuSi4O10 (в центре), коммерческий образец египетской сини (справа)	Рис. 2. Изображение массива 5 мм2-квадратов, нанесенных с помощью CaCuSi4O10 “наночернил”, в видимом и ближнем ИК-диапазоне

Просвечивающая электронная микроскопия показала, что поперечные размеры наночешуек составляют несколько сотен нанометров, а их длина достигает нескольких микрон. После же ультразвуковой обработки в толуоле наночешуйки претерпевают дальнейшее расщепление на тонкие листы толщиной всего лишь 1.2 нм, что подтверждается атомно-силовой микроскопией. Такая толщина соответствует отдельным монослоям CaCuSi₄O₁₀ (~0.9 нм) с учетом вклада от гидратации поверхности образца. Одной из самых интересных особенностей египетской сини является сильная люминесценция в ближнем ИК-диапазоне. Исследователи обнаружили, что люминесценция сохраняется и в расщепленных на чешуйки образцах CaCuSi₄O₁₀. Более того, авторам удалось приготовить чернила на основе наночастиц CaCuSi₄O₁₀, диспергированных в N-метилпирролидоне, и методом струйной печати нанести на стекло рисунок из двенадцати квадратов площадью 5 мм². В этом случае также отчетливо наблюдается сильное излучение в ИК-области (рис. 2).