在神秘的三星堆,出土象牙是古蜀文明的重要密码。它们埋藏地下超过3000年,看似形态犹存,内部却已极度脆弱。如何在不损伤文物的情况下,看清它们细微的结构变化与老化痕迹,一直是保护工作的巨大挑战。
近日,一项来自我国的科技创新取得了关键突破。中国科学院空天信息创新研究院团队利用自主研发的显微时间门控拉曼光谱仪,成功为三星堆出土象牙完成高清晰度的“分子级无损检测”,首次清晰揭示其跨越3000年的老化过程。
三星堆象牙的检测难题:强光“淹没”历史信息
传统用于分析文物成分的拉曼光谱技术,在面对三星堆象牙时常常失效,这是因为长期埋藏使象牙产生强烈的荧光,就像在文物表面打上一盏刺眼的灯,完全“淹没”了承载物质信息的微弱拉曼信号,导致检测无法进行。
新技术如何“拨开迷雾”?利用“时间差”捕捉关键信号
研究团队的核心创新在于“时间门控”技术。他们发现,虽然拉曼信号和荧光信号同时发出,但拉曼信号“闪现”极快(低于皮秒级),而荧光信号“滞留”时间较长(纳秒级)。新技术就像一个拥有超级快门的探测器,只在拉曼信号闪现的瞬间打开进行捕捉,随即关闭,从而巧妙避开持续存在的荧光干扰。
清晰度提升超20倍,老化秘密一目了然
在对4块三星堆象牙碎片的研究中,两块用传统方法几乎“看不见”的碎片在新技术的检测下清晰呈现,其有效信号的信噪比提升20倍以上。分析结果直观显示:
·象牙内部有机质流失的程度,
·其骨架结构结晶性的变化,
·金属离子(如铜) 和硫酸根离子等侵入并替代原有成分的痕迹——这正是导致象牙深度老化的主因,
·部分样品还可能经历过焚烧等人为过程。
不仅关乎技术,更关乎文明
这项突破不仅是光学检测技术的成功,更是对三星堆文化遗产研究的直接推动。它提供了一种安全的、洞察微观分子世界的手段,让研究者能:
·科学指导保护,为象牙文物的修复与加固提供精确依据。
·推断埋藏历史,通过老化差异,反推不同器物所处的埋藏环境。
·探索古代行为,识别如焚烧等痕迹,为研究古蜀人的仪式活动提供线索。
目前,该技术的核心部件已实现国产化,成本更低,正走向国际市场。它为全球面临类似强荧光干扰的文物(如木乃伊、壁画、漆器等)研究,提供了强大的“中国方案”,让我们能以前所未有的清晰度,去阅读三星堆留在器物上的3000年时光密码。
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时间门控拉曼光谱及其对三星堆象牙的分析
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