Glass formation and selective crystallization link Chinese purple octagonal prisms with lead barium glass
Este estudo revela que os prismas octogonais roxos chineses e o vidro de chumbo-bário originam-se de um sistema de reação de alta temperatura compartilhado, onde a formação de líquido local, a redistribuição de componentes e a cristalização seletiva governam a coexistência de silicatos de cobre e bário e vidro de silicato de chumbo-bário dentro de um único artefato.
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Durante séculos, artesãos chineses antigos dominaram a arte de criar materiais que pareciam jade, mas que eram feitos por mãos humanas. Entre suas invenções mais impressionantes estavam prismas octogonais de cor púrpura profunda e um tipo de vidro que brilhava com uma base de chumbo e bário. Por muito tempo, cientistas trataram essas duas criações como tecnologias separadas. Uma era vista como um pigmento ou um cristal sólido, enquanto a outra era vista como uma substância vítrea derretida. Elas compartilhavam ingredientes semelhantes — chumbo, bário, silício e cobre — mas, porque os objetos finais pareciam e agiam de forma tão diferente, os pesquisadores presumiram que haviam sido feitos através de caminhos inteiramente distintos. A questão que pairou por muito tempo é se esses dois materiais são, na verdade, primos distantes ou se são, de fato, irmãos nascidos do mesmo fogo, simplesmente resfriados de maneiras diferentes.
Um novo estudo de um único prisma púrpura encontrado em uma tumba em Xianyang, China, finalmente respondeu a essa questão ao olhar para dentro do próprio objeto. Os pesquisadores tiraram uma fatia de um prisma datado dos períodos dos Reinos Combatentes, Qin e Han, há aproximadamente 2.000 anos, e examinaram-no do centro exato até a borda externa. Eles não olharam apenas para a superfície; eles mapearam a composição química e a estrutura microscópica de cada camada. O que descobriram foi que o cristal púrpura e o material vítreo não são coisas separadas que foram misturadas. Em vez disso, eles se formaram simultaneamente dentro da mesma peça de material quente. O estudo mostra que os antigos fabricantes estavam trabalhando com uma mistura única e complexa que podia se transformar em vidro em alguns pontos e em cristais púrpuras sólidos em outros, dependendo de como o calor se movia e de como os ingredientes se assentavam.
O objeto que estudaram, um prisma octogonal púrpura sólido, da largura de um dedo, veio de uma tumba onde muitos itens semelhantes foram enterrados. Embora outros objetos do mesmo local incluíssem contas feitas de vidro, este prisma era único porque era uma forma sólida e não perfurada. Os pesquisadores notaram que o prisma não era uniforme. O centro era escuro e denso, enquanto as bordas eram mais claras e mais fragmentadas. Para entender o porquê, eles usaram microscópios poderosos e scanners químicos para rastrear a jornada dos elementos conforme o objeto esfriava. Eles descobriram que a cor púrpura vem de um cristal específico chamado silicato de cobre e bário, mas este cristal não existe sozinho. Ele está incrustado em uma matriz de vidro de chumbo e bário, e os dois estão intimamente ligados.
À medida que os pesquisadores se moviam do centro do prisma em direção à borda, viram uma mudança clara na estrutura do material. No centro escuro, a parte vítrea era forte e contínua, mantendo os cristais unidos. Conforme avançavam para fora, o vidro começava a se decompor, e os cristais púrpuras tornavam-se mais espalhados e irregulares. A borda do prisma era a mais danificada, repleta de pequenas rachaduras e poros, e mostrava sinais de que o vidro havia começado a se dissolver e mudar ao longo dos séculos enquanto estava enterrado na terra. Esse gradiente provou que todo o objeto se formou em um processo contínuo. Os ingredientes não começaram como uma pilha de vidro e uma pilha de cristais; eles começaram como uma mistura quente e fundida que reagiu de maneiras diferentes em diferentes lugares.
A chave para entender isso reside em como os materiais antigos se comportavam quando aquecidos. O estudo sugere que, quando a mistura de chumbo, bário, silício e cobre era aquecida, ela não derretia em um líquido único e uniforme. Em vez disso, formava um sistema complexo onde algumas partes tornavam-se líquidas e outras permaneciam sólidas ou transformavam-se em cristais. No centro do prisma, as condições favoreciam a formação de uma rede vítrea que aprisionava os cristais. Em outras áreas, os cristais cresciam maiores e mais distintos. Os pesquisadores descobriram que a quantidade de cobre e chumbo mudava ligeiramente do centro para a borda, mas a mudança mais dramática estava no estado químico desses metais. O cobre, que dá ao objeto sua cor púrpura, mudava sua estrutura interna conforme se movia em direção à superfície, tornando-se menos eficaz em manter a cor. Da mesma forma, o chumbo mudava sua forma química, provavelmente reagindo com o ar e a umidade do solo ao longo de milhares de anos.
Esta descoberta muda a forma como vemos a tecnologia da época. Mostra que os antigos oleiros e vidreiros não estavam apenas fazendo vidro ou apenas fazendo pigmentos; eles estavam dominando um sistema de reação de alta temperatura que podia produzir ambos ao mesmo tempo. A diferença entre um prisma púrpura e um pedaço de vidro não era uma diferença na receita, mas uma diferença em como o calor era aplicado e como o material esfriava. Se a mistura esfriasse rapidamente ou tivesse um certo equilíbrio de ingredientes, poderia permanecer majoritariamente vidro. Se esfriasse lentamente ou tivesse um equilíbrio diferente, cristalizaria em um sólido púrpura. O fato de ambos poderem ser encontrados dentro de um único objeto prova que são dois lados da mesma moeda.
O estudo também revela o que aconteceu com o objeto após ser enterrado. A borda externa do prisma conta uma história de decaimento lento. A rede vítrea começou a se decompor, permitindo que os elementos se movessem. O chumbo, que originalmente fazia parte da estrutura do vidro, migrou para a superfície e formou novos minerais secundários. O cobre também mudou seu estado químico, perdendo parte de sua capacidade de criar o tom púrpura profundo, o que explica por que as bordas do prisma são mais claras que o centro. Este processo de intemperismo não é apenas uma mancha superficial; é uma transformação química profunda que alterou a própria natureza do material de fora para dentro.
Ao observar a seção transversal completa deste único artefato, os pesquisadores conectaram dois campos de estudo anteriormente separados. Eles mostraram que o vidro de chumbo e bário e os silicatos de cobre e bário fazem parte de uma família compartilhada de materiais. Os chineses antigos não precisavam de duas tecnologias diferentes para fazer esses objetos; eles precisavam de uma compreensão sofisticada de como o calor e a química interagem. O prisma púrpura não é apenas um objeto bonito; é um registro congelado de uma reação de alta temperatura, capturando o momento em que o líquido se transformou em vidro e cristal ao mesmo tempo. Este insight nos ajuda a compreender a habilidade dos artesãos antigos, que podiam controlar essas reações complexas para criar materiais que sobreviveram por dois milênios, mesmo enquanto mudam lentamente na escuridão da tumba.
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