我院联合多家科研单位，在三星堆象牙无损检测领域取得重要突破
近日，四川省文物考古研究院（三星堆研究院）联合中国科学院空天信息创新研究院、浙江大学、电子科技大学等科研团队，在三星堆象牙无损检测领域取得重要突破。
象牙保护联合科研团队成功研制出显微时间门控拉曼光谱仪，不仅攻克了古象牙检测中久攻不克的强荧光干扰难题，更首次清晰揭示硫酸盐侵蚀是导致象牙严重降解、粉化的核心机制。相关研究成果以《时间门控拉曼光谱解码三千年象牙的降解途径：一种无荧光的文物科学方法》（Time-Gated Raman Spectroscopy Decodes Degradation Pathways in 3,000-Year-Old Ivories: A Fluorescence-Free Approach to Heritage Science）为题，发表于国际著名期刊《美国化学会-应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）。
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技术攻关：皮秒级“快门”破解荧光迷雾
三星堆出土的象牙在地下沉睡三千年，吸附了大量土壤腐殖质与微生物代谢产物。这些杂质在传统光谱检测过程中，会产生极强的荧光背景，如同 “迷雾” 般完全掩盖象牙自身的分子信号 —— 这一难题导致长期以来，科研人员无法在不损伤文物的前提下，对象牙进行精准的分子层面诊断。
针对这一核心痛点，联合团队创新利用拉曼信号（响应时间低于皮秒级）与荧光信号（响应时间高于纳秒级）在时间上的微小差异，成功研发出显微时间门控拉曼光谱技术。该技术犹如为检测仪器加装了一枚极其灵敏的 “时间快门”：在激光激发的瞬间精准开启探测器收集拉曼信号，随后快速关闭，从而在时域上实现拉曼信号与荧光信号的高效隔离。
▲ 自主研发的时间门控拉曼光谱仪原型机
科学解密：锁定象牙老化的关键诱因
借助这台国产“火眼金睛”，研究团队对三星堆出土的象牙碎片开展了全面深入的“分子体检”。
研究发现，象牙的老化降解是多重因素共同作用的结果：除微生物分解导致的有机质流失外，无机矿物的化学蚀变更是引发象牙结构崩解的关键。在地下水与土壤环境的长期作用下，环境中的硫酸根离子会逐渐渗透至象牙内部，以“鸠占鹊巢”的方式，替代象牙本体（主要成分为羟基磷灰石）中的磷酸根或羟基。
这种微观层面的“硫酸盐取代”现象，会直接破坏象牙原本致密稳定的晶体结构，导致其结晶度下降、内部结构疏松多孔。研究进一步证实，硫酸盐侵蚀的严重程度与象牙的粉化、降解程度呈正相关 —— 侵蚀越剧烈，象牙“变酥”“变粉”的现象越明显。这一发现首次从分子层面精准锁定了导致三星堆象牙老化衰败的关键诱因。
▲ 三星堆遗址出土象牙
应用前景：科技赋能文物保护
本项研究不仅成功突破强荧光背景下文物无损检测的技术瓶颈，明确“硫酸盐”可作为评估象牙老化程度的关键指标，更为后续制定针对性的象牙脱水加固方案、馆藏环境控制标准提供了坚实的科学依据。同时，该技术具备极强的通用性，未来可广泛推广应用于漆木器、丝绸、彩绘陶器等受强荧光干扰的珍贵文物的无损分析中，为深入探究古蜀文明特质及其埋藏环境演变提供更加强有力的科技支撑。
本次研究由四川省文物考古研究院（三星堆研究院）肖庆馆员、郭建波副研究馆员，联合中国科学院空天信息创新研究院王振友研究员、浙江大学张晖教授、电子科技大学胡旻教授等多位专家共同完成。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c18910
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