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國產(chǎn)顯微時間門控拉曼光譜儀取得突破 為三星堆象牙保護(hù)研究提供新方法
2025年12月30日 13:12:07
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：1072
我國科學(xué)家利用自主研發(fā)的顯微時間門控拉曼光譜技術(shù)，成功突破了強(qiáng)熒光干擾的技術(shù)瓶頸，首次實(shí)現(xiàn)對三星堆出土象牙的無損、高清晰度分子分析。該研究清晰揭示了三千年前象牙在不同埋藏環(huán)境下的差異化降解路徑，為珍貴文物的科學(xué)保護(hù)提供了關(guān)鍵依據(jù)。
近日，我國科學(xué)家利用自主創(chuàng)新的顯微時間門控拉曼光譜技術(shù)，首次在強(qiáng)熒光干擾下無損獲取了三星堆出土象牙的高清晰度分子光譜，成功解析出這批珍貴文物歷經(jīng)三千年埋藏后的微觀降解機(jī)制。這項研究為考古象牙的精準(zhǔn)保護(hù)提供了至關(guān)重要的科學(xué)依據(jù)，相關(guān)成果發(fā)表于國際期刊《美國化學(xué)會-應(yīng)用材料與界面》，并已在國際學(xué)術(shù)會議上引起廣泛重視。
三星堆遺址出土的象牙是探索古蜀文明的關(guān)鍵物證，但其長期處于復(fù)雜埋藏環(huán)境中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)已極為脆弱，且表面產(chǎn)生的強(qiáng)烈熒光嚴(yán)重干擾常規(guī)無損檢測，使得深入分析面臨巨大障礙。為解決這一難題，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院王振友研究員團(tuán)隊聯(lián)合四川省文物考古研究院、浙江大學(xué)、電子科技大學(xué)等多方力量，聚焦于拉曼光譜技術(shù)的核心難點(diǎn)進(jìn)行攻關(guān)。
研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地研制出顯微時間門控拉曼光譜儀。該技術(shù)巧妙利用了拉曼信號與熒光信號在壽命上的巨大差異——拉曼信號轉(zhuǎn)瞬即逝，而熒光信號存留時間較長。通過精密的硬件設(shè)計和算法控制，儀器能夠在極短的時間窗口內(nèi)精準(zhǔn)捕獲目標(biāo)的拉曼信號，從而有效過濾掉絕大部分熒光背景。此項突破不僅大幅提升了在強(qiáng)熒光條件下的檢測能力，更實(shí)現(xiàn)了核心部件的國產(chǎn)化。
利用該技術(shù)對來自三星堆不同祭祀坑的象牙碎片進(jìn)行分析后，研究人員獲得了前所未有的清晰數(shù)據(jù)。分析表明，不同埋藏微環(huán)境導(dǎo)致了截然不同的老化路徑。例如，部分樣品顯示出與鄰近青銅器腐蝕相關(guān)的金屬離子影響，而另一些樣品則主要遭受地下水中硫酸鹽的侵蝕，導(dǎo)致其骨質(zhì)礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重降解。研究還發(fā)現(xiàn)，硫酸根離子對礦物骨架的替代作用是造成骨質(zhì)劣化和表面色澤變化的關(guān)鍵因素。同時，所有樣品中均檢測到殘余的有機(jī)蛋白質(zhì)成分，但其保存狀態(tài)存在差異，為了解古代有機(jī)物的存留機(jī)制提供了線索。
這些發(fā)現(xiàn)從分子層面揭示了象牙老化的復(fù)雜過程，明確指出金屬離子侵入和硫酸鹽替代是導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)損壞的主要原因。該技術(shù)的成功應(yīng)用，標(biāo)志著在不對文物造成任何損傷的前提下，科學(xué)家首次能夠如此清晰地獲取此類高熒光考古材料的內(nèi)部化學(xué)信息。
這項通用性強(qiáng)的技術(shù)突破，未來可望推廣至壁畫、彩繪、化石乃至木乃伊等眾多受熒光干擾嚴(yán)重的文化遺產(chǎn)和材料的研究中，為全球文化遺產(chǎn)保護(hù)提供新的強(qiáng)大工具。在2025年底舉行的第13屆國際先進(jìn)振動光譜學(xué)會議上，該成果作為重要進(jìn)展被予以展示，獲得了國際同行的高度評價，被認(rèn)為在考古科學(xué)領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用潛力。
素材來源：美國化學(xué)會-應(yīng)用材料與界面
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