Das farbenfrohe Geheimnis eines 1.600 Jahre alten römischen Kelches im British Museum ist der Schlüssel zu einer supersensiblen neuen Technologie, mit der Krankheiten des Menschen diagnostiziert oder Biogefahren an Sicherheitskontrollen aufgespürt werden können.
Der Glaskelch, der als Lykurgusbecher bekannt ist, weil er eine Szene mit König Lykurgus von Thrakien zeigt, erscheint von vorne beleuchtet jadegrün, von hinten blutrot - eine Eigenschaft, die Wissenschaftler jahrzehntelang verwirrte, nachdem das Museum den Becher erworben hatte in den 1950ern. Das Rätsel wurde erst 1990 gelöst, als Forscher in England zerbrochene Fragmente unter dem Mikroskop untersuchten und herausfanden, dass die römischen Handwerker Pioniere der Nanotechnologie waren: Sie hatten das Glas mit Silber- und Goldpartikeln getränkt, die so klein wie zermahlen waren 50 Nanometer Durchmesser, weniger als ein Tausendstel der Größe eines Tafelsalzkorns. Die genaue Mischung der Edelmetalle lässt vermuten, dass die Römer wussten, was sie taten - "eine erstaunliche Leistung", sagt einer der Forscher, der Archäologe Ian Freestone vom University College London.
Die uralte Nanotechnologie funktioniert in etwa so: Bei einem Lichteinfall vibrieren die Elektronen der Metallflecken so, dass sich die Farbe je nach Position des Betrachters ändert. Gang Logan Liu, Ingenieur an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign, der sich seit langem auf den Einsatz von Nanotechnologie zur Diagnose von Krankheiten konzentriert, und seine Kollegen stellten fest, dass dieser Effekt ungenutztes Potenzial bietet. "Die Römer wussten, wie man Nanopartikel für schöne Kunst herstellt und verwendet", sagt Liu. "Wir wollten sehen, ob dies wissenschaftliche Anwendungen haben könnte."
Wenn verschiedene Flüssigkeiten den Becher füllten, vermutete Liu, würden sie die Wechselwirkung der schwingenden Elektronen im Glas und damit die Farbe verändern. (Die heutigen Schwangerschaftstests zu Hause nutzen ein separates nanobasiertes Phänomen, um eine weiße Linie in Rosa zu färben.)
Da die Forscher keine Flüssigkeit in das kostbare Artefakt selbst füllen konnten, bedruckten sie stattdessen eine Plastikplatte in der Größe einer Briefmarke mit Milliarden winziger Vertiefungen und besprühten die Vertiefungen mit Gold- oder Silbernanopartikeln, wodurch im Wesentlichen eine Anordnung mit Milliarden ultra entstand -miniatur Lycurgus Cups. Wenn Wasser-, Öl-, Zucker- und Salzlösungen in die Vertiefungen gegossen wurden, zeigten sie eine Reihe von leicht zu unterscheidenden Farben - zum Beispiel hellgrün für Wasser und rot für Öl. Der Prototyp war 100-mal empfindlicher gegenüber veränderten Salzkonzentrationen in Lösung als derzeit im Handel erhältliche Sensoren, die ähnliche Techniken verwenden. Es könnte eines Tages in tragbare Geräte gelangen, um Krankheitserreger in Speichel- oder Urinproben aufzuspüren oder um Terroristen zu vereiteln, die versuchen, gefährliche Flüssigkeiten in Flugzeuge zu befördern.
Der ursprüngliche Lykurgus-Pokal aus dem vierten Jahrhundert nach Christus, der wahrscheinlich nur zu besonderen Anlässen herausgenommen wurde, zeigt König Lykurgus, der in einem Gewirr von Weinreben gefangen ist, vermutlich wegen böser Taten gegen Dionysos, den griechischen Gott des Weins. Wenn es den Erfindern gelingt, aus dieser alten Technologie ein neues Erkennungswerkzeug zu entwickeln, ist Lycurgus an der Reihe, die Fesselung vorzunehmen.
