Comptes Rendus
no. 7
Physical colors in cultural heritage: Surface plasmons in glass
[Couleurs physiques et patrimoine culturel : Plasmons de surface dans les verres]
Jacques Lafait1  ; Serge Berthier1 ; Christine Andraud1 ; Vincent Reillon1 ; Julie Boulenguez1
1 Institut des nanosciences de Paris, UMR 7588 CNRS – Université Pierre-et-Marie-Curie, Paris 6, Campus Boucicaut, 140, rue de Lourmel, 75015 Paris, France
Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 7, pp. 649-659.

Le verre rubis et les céramiques lustrées sont pratiquement les seuls exemples de couleurs physiques dans le patrimoine culturel. L'effet physique principal à l'origine de leur couleur est l'excitation de modes de plasmons de surface dans des nanoparticules métalliques. Dans les lustres, les interférences dues à une stucture multicouche complexe viennent ajouter un brillant effet d'iridescence. Nous rappelons en détail le principe des plasmons et l'illustrons par le verre rubis. Les céramiques lustrées sont étudiées plus en détail du fait de la complexité des phénomènes impliqués : plasmon, diffusion, interférence entre faisceaux lumineux réfléchis spéculairement, mais aussi entre faisceaux diffusés.

Gold ruby glass and lustre ceramics are the almost unique examples of physical colors in the cultural heritage. The main physical effect at the origin of their color is the excitation of surface plasmon modes in metal nanoparticles. Moreover, in lustre, interference effects due a multilayer structure add a bright iridescence. The principle of plasmons is recalled in detail and applied to Gold ruby glass. The case of luster ceramics is treated in more detail due to the complexity of the effects involved: plasmon, scattering, interference between specular reflected light beams and also between scattered beams.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crhy.2009.08.004
Keywords: Physical color, Surface plasmon, Interference, Scattering, Ruby glass, Luster ceramic, Cultural heritage
Mot clés : Couleur physique, Plasmon de surface, Interférence, Diffusion, Verre rubis, Céramique lustrée, Patrimoine culturel

Jacques Lafait 1 ; Serge Berthier 1 ; Christine Andraud 1 ; Vincent Reillon 1 ; Julie Boulenguez 1

1 Institut des nanosciences de Paris, UMR 7588 CNRS – Université Pierre-et-Marie-Curie, Paris 6, Campus Boucicaut, 140, rue de Lourmel, 75015 Paris, France 
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Jacques Lafait; Serge Berthier; Christine Andraud; Vincent Reillon; Julie Boulenguez. Physical colors in cultural heritage: Surface plasmons in glass. Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 7, pp. 649-659. doi : 10.1016/j.crhy.2009.08.004. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2009.08.004/

[1] J.-W. Goethe; J.-W. Goethe Theory of Colours, Traité des couleurs, MIT Press, Cambridge, MA, 1982 (trans. Charles Lock Eastlake)

[2] M. Blay Les figures de l'arc-en-ciel, Editions Carré, Paris, 1995

[3] , Editions Hermès-Lavoisier, Paris, 2003 (Collectif Hermès-Lavoisier Les cristaux photoniques ou la lumière en cage)

[4] S. Berthier; S. Berthier Iridescences : Les couleurs physiques des Insectes, Iridescences: The Physical Colors of Insects, Springer-Verlag, Paris, France, 2003

[5] La couleur : Lumière, Vision et Matériaux (J. Lafait; M. Elias, eds.), Belin, Paris, 2006

[6] J. Lafait Polaritons de surface dans les nanomatériaux, applications (M. Dupuis, ed.), Nanomatériaux, ARAGO 27, OFTA, Paris, 2001, pp. 125-147

[7] G. Mie Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen, Ann. Phys., Volume 330 (1908), pp. 377-445

[8] J.A. Stratton Electromagnetic Theory, McGraw–Hill, New York, 1941

[9] C.F. Bohren; D.R. Huffman Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley, New York, 1998

[10] J.C. Maxwell Garnett Colours in metal glasses and in metallic films, Philos. Trans. R. Soc. London, Volume 203 (1904), pp. 385-420

[11] R.W. Cohen et al. Optical properties of granular silver and gold films, Phys. Rev. B, Volume 8 (1973), pp. 3689-3701

[12] S. Berthier Optique des milieux composites, Polytechnica, Paris, 1993

[13] J. Lafait La couleur des métaux (J. Lafait; M. Elias, eds.), La couleur : Lumière, Vision et Matériaux, Belin, Paris, 2006, p. 119

[14] J. Lafait Coloration des verres par des nanoparticules métalliques, Verre, Volume 12 (2006), pp. 11-21

[15] I. Freestone et al. The Lycurgus Cup – A Roman nanotechnology, Gold Bull., Volume 40 (2007), pp. 270-277

[16] M. Eichelbaum et al. Gold ruby glass in a new light: On the microstructuring of optical glasses with synchrotron radiation, Gold Bull., Volume 40 (2007), pp. 278-282

[17] T. Pradell et al. The invention of lustre: Iraq 9th and 10th centuries AD, J. Arch. Sci., Volume 35 (2008), pp. 1201-1215

[18] T. Pradell et al. Early Islamic lustre from Egypt, Syria and Iran (10th to 13th century AD), J. Arch. Sci., Volume 35 (2008), pp. 2649-2662

[19] D. Chabanne et al. Physico-chemical analyses of Hispano–Moresque lustred ceramic: A precursor for Italian majolica?, Appl. Phys. A, Volume 92 (2007), pp. 11-18

[20] G. Padeletti et al. First time observation of Mastro Giorgio masterpieces by means of non-destructive techniques, Appl. Phys. A, Volume 83 (2006), pp. 475-483

[21] Reflets d'or, d'Orient en Occident la céramique lustrée IXe–XVe siècle, cat. de l'exposition du Musée de Cluny, RMN, Paris, 2009

[22] J.P. Malins; K.H. Tonge Reduction processes in the formation of lustre glazed ceramics, Thermochim. Acta, Volume 340-341 (1999), pp. 395-405

[23] A. Polvorinos; J. Castaing; M. Aucouturier Metallic nano-particles distribution in lustre glazed ceramic from the 15th century in Seville, Nucl. Instrum. Methods B, Volume 249 (2006), pp. 596-600

[24] S. Berthier et al. Lusters of renaissance pottery: Experimental and theoretical optical properties using inhomogeneous theories, Appl. Phys. A, Volume 83 (2006), pp. 573-579

[25] V. Reillon; S. Berthier Modelization of the optical and colorimetric properties of lustred ceramics, Appl. Phys. A, Volume 83 (2006), pp. 257-265

[26] V. Reillon; S. Berthier; C. Andraud New perspectives for the understanding of the optical properties of middle-age nano-cermets: The lustres, Physica B, Volume 394 (2007), pp. 242-247

[27] V. Reillon, Caractérisation et modélisation des propriétés optiques des ceramiques lustrées, PhD thesis, Université Pierre et Marie Curie – Paris 6, Paris, 2008, http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00374766/fr/

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