作者:Serena Cussen 来源:《物质》 发布时间:2021/10/28 10:53:54
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X射线技术发现英国沉船中的“新危机”

 

1545年,英国国王亨利八世最喜爱的“玛丽玫瑰”号在海战中沉没。于是,这艘船一直躺在海底,直到1982年被打捞出水。对人们而言,它是16世纪都铎时期的“时间胶囊”,保护人员正在努力为后代保存它。

10月27日,细胞出版社(Cell Press)旗下期刊Matter刊登的一项研究显示,科学家利用X射线分析,识别了木材中此前未被发现的样品——来自水下细菌活动的纳米颗粒。

“值得注意的是,欧洲同步辐射装置(ESRF)相关技术不仅让我们能对‘玛丽玫瑰’号木材中的纳米颗粒进行成像和定位,还可以评估它们的结构。这是人们首次在其中观察到硫化锌纳米结构——细菌的副产品。”论文通讯作者、英国谢菲尔德大学材料科学与工程系主任Serena Cussen说。

该研究合作者、“玛丽玫瑰”号信托副总裁Eleanor Schofield表示,“在海底度过的几个世纪里,‘玛丽玫瑰’号船体吸收了有害的铁和硫等物质。这些物质分别产生于金属物品和人工制品的降解,以及厌氧硫还原菌。”

为了弥补木材的降解和材料的损失,研究人员在“玛丽玫瑰”号中注入了一种叫做聚乙二醇(PEG)的聚合物。这可以防止干燥后木材的收缩,并使船体具有机械稳定性,以便向公众展示。最后,“玛丽玫瑰”号被晾干了,但与氧气的接触导致了酸性物质的形成,这会对木材造成更大的损害。

“到目前为止,还不能获得‘玛丽玫瑰’号中这些潜在有害物质的定量结构信息。”Cussen说,“这是因为评估考古样本中物质的范围非常具有挑战性,这些物质可能包括非晶体、纳米结构和多晶材料。”

研究人员表示,在研究像“玛丽玫瑰”号这样的珍贵文物时,重要的是使用一种不会损坏材料的方法。Cussen和同事在ESRF使用了一种叫做X射线计算机断层扫描的技术,在不破坏样本的情况下,该技术提供了“玛丽玫瑰”号船体中广泛材料的详细结构信息。

研究人员通过结合X射线计算机断层扫描和偶分布函数分析(ctPDF),绘制出相关化合物在材料中的位置。研究人员表示,同时使用这两种方法可以确定PEG和纳米颗粒样本之间的距离,从而评估木材内部的潜在威胁。

“我们的研究结果提醒相关人员注意这些以前不为人知的沉积物。了解这些潜在有害物的结构,使我们能够为未来清除它们设计有针对性的方法。”Cussen说。

该团队还开发了一系列基于磁性纳米颗粒的方法,以靶向清除人工制品中的有害沉积物。(来源:科学网 唐一尘)

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1016/j.matt.2021.09.026

 
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