Витражи средневековых соборов веками завораживали прихожан игрой света и библейскими сюжетами. Но, похоже, мастера прошлого, сами того не зная, создали нечто большее, чем просто украшение. Под солнечными лучами цветные стёкла превращаются в беззвучных и невидимых санитаров, расщепляющих вредные вещества прямо в воздухе.

Открытие принадлежит профессору Технологического университета Квинсленда Чжу Хуай Юну (Zhu Huai Yong). В 2008 году его исследование показало: секрет кроется в золотой краске, которую использовали для росписи витражей. Частицы золота на стекле формируются в структуры размером всего в несколько нанометров — миллиардных долей метра. И именно эта микроскопическая геометрия запускает неожиданный химический процесс.

Как свет заставляет стекло работать

Сам по себе свет — электромагнитное излучение. Когда оно попадает на золотую наночастицу, то взаимодействует с магнитным полем, которое создают электроны её атомов. У каждой частицы — своя собственная частота колебаний этого поля, и она напрямую зависит от размера. Если размер подходящий, возникает резонанс: частота внешнего света совпадает с внутренней частотой частицы, и амплитуда колебаний резко возрастает.

В этот момент магнитное поле усиливается настолько, что способно разрушать молекулы некоторых соединений, оказавшихся поблизости. Под удар попадают так называемые летучие органические соединения — те самые, что выделяют свежая краска, новая мебель, клеи и лаки. В обычных условиях они медленно отравляют воздух в помещениях, но рядом с освещённым витражом распадаются на безвредные компоненты и небольшое количество углекислого газа.

Золото-катализатор: от алхимии к нанотехнологиям

Интерес к золотым наноструктурам в науке рос и до этого открытия, но работа Чжу Хуай Юна добавила ему новый импульс. Золото известно как катализатор многих важных химических реакций, однако в виде наночастиц его каталитические свойства многократно усиливаются по сравнению с обычными «кусками» металла. Средневековые стеклодувы, конечно, не подозревали о квантовых эффектах — они просто добавляли драгоценный металл в краску ради насыщенного красного или пурпурного оттенка. А получилась технология очистки воздуха, опередившая своё время на столетия.

Исследование, опубликованное ещё в августе 2008 года, сегодня читается как напоминание: порой самые привычные вещи скрывают механизмы, о которых мы даже не догадываемся. И пока туристы восхищаются витражами Кентерберийского собора или других готических церквей, те продолжают свою невидимую работу — стоит лишь солнечному лучу упасть на стекло.