Molts segles abans de l’auge de la nanotecnologia, els terrissaires del segle IX fabricaven ceràmiques amb colors cridaners (daurat, vermell, marró o groc) i un aspecte metàl·lic que feia un efecte iridescent, a causa de les nanopartícules. Les tècniques per elaborar-les van sorgir a l’Orient Mitjà durant el període abbàssida i posteriorment es van estendre per tot el món islàmic. “Avui dia encara ens resulta molt difícil reproduir els efectes que aconseguien al segle IX, de manera que volíem esbrinar quina transformació química patia la pintura aplicada a la ceràmica per crear aquests efectes”, explica Trinitat Pradell, investigadora del Centre de Recerca en Ciència i Enginyeria Multiescala (CCEM) i del grup de recerca de Caracterització de Materials, així com professora de l’Escola d’Enginyeria de Barcelona Est (EEBE) de la UPC. Per aconseguir l’efecte iridescent, els artistes pintaven la ceràmica ja cuita i esmaltada amb una mescla que contenia compostos metàl·lics, principalment plata i coure. Mitjançant una segona cocció, aquests elements es difonien cap a l’esmalt i experimentaven reaccions químiques, incloent-hi la reducció, que acabaven formant una fina capa superficial de nanopartícules metàl·liques de plata i coure. Les partícules no quedaven simplement dipositades sobre l’esmalt, sinó que s’hi incrustaven creant una regió nanoestructurada, la composició i morfologia de la qual determinava com la superfície interactuava amb la llum. La química del procés de cocció era particularment important, ja que l’aspecte final no només era determinat per la presència de plata o coure a la mescla, sinó per la complexa interacció entre aquests i altres elements presents a l’esmalt. La proporció de coure i plata influïa en les reaccions químiques durant la cocció i, en conseqüència, en la formació i les característiques de les nanopartícules metàl·liques. L’equip de la UPC, juntament amb la investigadora Marine Cotte, de l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), ha estudiat la ceràmica antiga mitjançant espectroscòpia i fluorescència de raigs X a la línia de llum ID21 de l’ESRF, i la difracció dels raigs X al sincrotró ALBA. “La mida micromètrica del feix i l’estudi del ferro, el coure i la plata han estat essencials per descobrir la química de les capes de llustre i això no hauria estat possible sense la investigadora Marine Cotte i l'equip de la línia de llum ID21, que l’han adaptat al que estàvem investigant”, explica Pradell. Gràcies a aquesta col·laboració, han descobert que l’aspecte metàl·lic s’obté mitjançant un procés d’intercanvi iònic durant la cocció, en el qual els ions de coure i plata es difonen de la mescla cap a l’esmalt i substitueixen els ions alcalins. Perquè es produeixi aquesta reacció, però, la ceràmica s’ha de coure a una temperatura que estigui entre la temperatura de transició vítria i la temperatura d’estovament de l’esmalt per afavorir la difusivitat iònica i evitar que la pintura del llustre s’adhereixi a l’esmalt. Els resultats també han mostrat que les diferències en la composició i la microestructura dels diferents colors del llustre es deuen principalment a les proporcions de coure i plata presents en la mescla. La concentració d'espècies i nanopartícules de plata i/o coure a prop de la superfície de l’esmalt està controlada per les proporcions de coure i plata a la mateixa pintura, així com per les reaccions que es produeixen entre elles. Aquestes variables determinen el tipus, la quantitat, la distribució i la mida de les nanopartícules. Marine Cotte, investigadora de l'ESRF, explica que “l’estudi s'ha dut a terme analitzant fragments minúsculs de ceràmiques històriques. El pròxim pas serà elaborar i analitzar mostres de reproducció per distingir els efectes de cada paràmetre d'elaboració”. Cotte afegeix que també els agradaria explorar el paper d'altres metalls, com ara el ferro i l'estany. El Centre de Recerca en Ciència i Enginyeria Multiescala (CCEM) disposa de l’acreditació d’Unitat d’Excel·lència María de Maeztu, una distinció que reconeix l’impacte científic i la projecció internacional dels seus grups de recerca. Més informació: | 
