Résumé :
Des chercheurs de l'université de Sheffield au Royaume-Uni ont réussi à recréer l'effet unique de changement de couleur d'un verre romain antique vieux de plus de 1 600 ans. Ce verre apparaît vert émeraude lorsque la lumière se reflète sur la surface, mais prend une couleur rubis vif lorsque la lumière pénètre dans le verre. Bien que la science moderne comprenne depuis longtemps la physique derrière ce phénomène, les fabricants de verre ont du mal à le reproduire de manière stable. Aujourd’hui, l’équipe de recherche a finalement obtenu cet effet grâce à un nouvel ensemble de formules matérielles et de processus expérimentaux.
Cette étude a été inspirée par la célèbre coupe Lycurgue romaine antique. Ce verre a été fabriqué au 4ème siècle après JC et est maintenant collectionné au British Museum. Il s’agit de l’une des œuvres conservées les plus complètes parmi la quarantaine de verreries réticulées romaines antiques existantes. C’est également la seule verrerie ancienne actuellement connue à pouvoir présenter cet effet particulier de décoloration.
La décoration de la Coupe Lycurgue représente le mythique roi thrace Lycurgue. Il est empêtré dans des vignes, représentant l'histoire d'être puni pour ses propres erreurs. En 2022, un jury international composé d'artistes et d'experts en conservation de reliques culturelles l'a désigné comme l'une des sept merveilles du verre au monde, reconnaissant son savoir-faire exquis, sa couleur unique et son excellent état de conservation.
Les scientifiques pensent que le secret de ce verre réside dans les infimes quantités d'or et d'argent que les anciens artisans romains ajoutaient au cours du processus de production. Dans certaines conditions, ces métaux peuvent former des nanoparticules de tailles extrêmement petites et les répartir dans différentes structures à l'intérieur du verre. La taille de ces particules est bien plus petite qu’un grain de sable, encore plus petite que la longueur d’onde de la lumière visible, et peut produire une forte absorption et diffusion de la lumière. Étant donné que les particules varient en taille, en forme et en disposition, le verre affiche des couleurs qui changent en fonction de la façon dont la lumière se propage.
Ce phénomène est appelé dichroïsme. En termes simples, lorsqu'un observateur voit la lumière réfléchie par la surface du verre, le verre apparaît vert ; lorsque la lumière traverse l'arrière du verre, la lumière transmise apparaît en rouge. Cet effet n’est pas causé par des pigments ordinaires, mais résulte de l’interaction entre les nanostructures métalliques à l’intérieur du verre et la lumière.
Cependant, comprendre les principes ne signifie pas qu’ils peuvent être facilement copiés. Il n’y a toujours pas de réponse claire sur le type de recettes, les conditions du four et les étapes de transformation utilisées par les anciens artisans romains. Bien que les chercheurs modernes aient fait de nombreuses tentatives auparavant, il a toujours été difficile d'obtenir de manière stable un effet de changement de couleur similaire à celui de la Coupe Lycurgus.
La percée a commencé grâce à une commande de Christina Metcalfe, responsable du programme de photonique moléculaire à l'Université de Sheffield. En 2025, elle a invité Lisa Hollands, une experte technique possédant plus de 25 ans d'expérience dans la recherche et la production de verre, à recréer ce verre spécial pour l'événement LightFest de l'Université.
Hollands a d'abord coopéré avec le professeur Caroline Jackson, experte en verre romain, pour étudier la composition connue et les caractéristiques de production du verre ancien, et a utilisé des matières premières modernes pour préparer un matériau de base simulant le verre romain antique. Ensuite commence le travail le plus dur : comment introduire de petites quantités d’or et d’argent dans le verre sous la forme appropriée et finalement former des nanostructures dotées de propriétés optiques particulières.
Pour ce faire, elle a expérimenté différents types de fours, combinaisons de matières premières et niveaux d'oxygène, et a même testé les effets de l'ajout de sucre à la recette du verre. Après de nombreuses expérimentations, elle a finalement réussi à créer un échantillon de verre qui apparaissait vert opaque à la lumière réfléchie et devenait rouge lorsqu'il était rétroéclairé.
Cette réalisation prouve que les effets optiques spéciaux de la Coupe Lycurgus peuvent être recréés à l'aide de matériaux modernes et de techniques expérimentales. Cependant, les chercheurs ne prétendent pas avoir entièrement restauré la recette originale des anciens artisans romains. Les expériences modernes utilisent des matériaux et des procédés qui permettent d’obtenir les mêmes résultats visuels, mais cela ne signifie pas que les Romains d’il y a 1 600 ans utilisaient exactement les mêmes méthodes.
Après avoir terminé la recette, l'équipe de recherche a décidé d'aller plus loin et de créer une œuvre d'art moderne qui mettrait en valeur les propriétés uniques de ce verre tout en rendant hommage aux artisans anciens. Ils ont invité l'artiste verrier britannique Elliot Walker à participer à la création. Walker a remporté la deuxième saison du concours d'art sur verre de Netflix "Blown Away".
Walker s'est inspiré du mythe de la Coupe Lycurgue et de l'ancienne sculpture grecque et romaine « Atlas Farnèse » pour concevoir une sculpture moderne qui combine des éléments des deux arts classiques. L'œuvre conserve le thème de l'histoire de Lycurgue et remplace la sphère qui symbolisait à l'origine le corps céleste par un verre. Dans le même temps, la structure en verre soufflé est spécialement conçue pour permettre au public d'observer intuitivement les changements de couleur du matériau dans différentes conditions d'éclairage.
Cette œuvre devrait être exposée pour la première fois à la Millennium Gallery lors du Festival of the Mind à l'Université de Sheffield du 6 au 15 novembre 2026. Une fois l'exposition terminée, elle fera partie de la collection permanente du Turner Museum of Glass de l'Université de Sheffield.
L'importance de cette recherche ne se limite pas à l'art et à l'artisanat du verre ancien. The researchers pointed out that understanding how metal nanoparticles are formed inside glass is expected to help develop new photonic materials. De tels matériaux peuvent utiliser la lumière plutôt que les signaux électroniques traditionnels pour remplir des fonctions spécifiques et avoir des applications potentielles dans des domaines tels que l'énergie solaire, la technologie quantique et le diagnostic médical.
Par ailleurs, l'Université de Sheffield dispose d'une équipe spécialisée dans la technologie de vitrification des déchets radioactifs. L'équipe travaille à immobiliser les déchets nucléaires complexes dans des structures en verre afin que les matières dangereuses puissent être confinées en toute sécurité pendant de longues périodes. The experience in glass composition design and microstructure control accumulated in this research may also provide reference for the development of nuclear waste solidified glass with more advanced properties.
In a sense, modern scientists' re-creation of the Lycurgus Cup is not only a reproduction of ancient craftsmanship, but also reveals the nanomaterial science contained in ancient Roman glass manufacturing technology. Craftsmen more than 1,600 years ago may not have understood the interaction between metal nanoparticles and light, but they have created amazing optical materials through experience and craftsmanship.
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