如何無損獲取埋藏地下3000多年的象牙成分與微結構信息?中國科學院空天信息創新研究院(空天院)廣州園區研究員王振友研究團隊,使用其自主研制的顯微時間門控拉曼光譜儀成功破解了這一難題。
三星堆遺址出土的象牙是研究古蜀文明的重要載體。王振友介紹,由于長期埋藏于地下,這些象牙雖然外觀大體完整,內部結構卻已十分脆弱。對其進行科學保護與修復,需在無損條件下獲取其成分與微結構信息,并具備微米級分辨率,以應對銹蝕和腐蝕分布不均的難題。
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科研團隊自主研發的時間門控拉曼光譜儀原型機 圖源:科創中國
通過關鍵技術與核心部件創新,王振友團隊研制的顯微時間門控拉曼光譜儀,顯著提升了拉曼光譜在強熒光條件下的抗干擾能力,利用該儀器對三星堆出土的四塊象牙碎片進行無損檢測,成功揭示了象牙在長期地質作用下的老化過程。
研究顯示,四塊象牙碎片的熒光強度差異顯著,其中兩塊在傳統連續光拉曼條件下幾乎無法得到有效信號。而在時間門控拉曼檢測中,熒光干擾被有效抑制,強熒光樣品的拉曼信噪比提升超過20倍,象牙內部成分差異清晰顯現。
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時間門控拉曼光譜對三星堆象牙的分析 圖源:科創中國
分析表明,不同埋藏環境的象牙在有機質含量、骨架結晶性和腐蝕程度上存在明顯差異。金屬離子侵入及硫酸根等非金屬離子替代羥基磷灰石,是導致象牙深度老化的主要原因,部分樣品還可能經歷過焚燒等人為破壞。
“時間門控拉曼光譜技術突破了強熒光背景下的檢測限制,清晰揭示了象牙中微量離子侵入、骨架損傷及有機質殘留等信息,為文物保護修復提供了分子層面的科學依據,也為探究古蜀文明及其埋藏環境提供了新方法。”王振友表示。
參考來源
科創中國《三星堆3000年象牙“開口說話”!國產新儀器無損解鎖古蜀文明密碼》
https://mp.weixin.qq.com/s/WLFYZBEwElSVG4V22wJoDg
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