世界上最先进的分析技术如何节省“注定”沉船

当木制物体沉入海底时，通常会延长寿命。在陆地上，木制人工制品（如沉船）可能会通过腐烂，动物或人类行动摧毁，但是海洋环境可以防止生物学，化学和机械变化，这会导致物体腐烂 - 保留了我们过去的罕见时间胶囊。

但是，当从水中拉出古老的沉船时，酸化的过程就可以开始，它们可能开始崩溃。除了从木材的干燥中发生的结构变化（导致甲壳中的铁和开裂），例如指甲等特征，以及来自细菌的硫，还产生了“硫化铁”的化合物。当地面上有氧气时，这种材料在水下休眠，可以发展成破坏性的硫酸。木材的酸化“感染”可以在几天之内传播，并使整个结构崩溃，冒着数千年人类历史的损失。由于这一过程的凶猛性，2000年代初期，斯德哥尔摩的400年历史的瓦萨船之一是世界上最著名的沉船事件之一。

解决该疾病

New research from a consortium of scientists based at Institut Laue-Langevin (ILL), Grenoble (France) and University of L’Aquila (Italy) has explored the potential of an innovative new solution that uses nanoparticles in aqueous suspensions to tackle this ‘disease’ of archaeological wood.
使用中子散射来揭示内部材料深处的原子结构以及各种成像技术（包括显微镜和X射线探测），该组显示了纳米颗粒悬浮液如何在木材孔中的酸中和酸会引起酸中和酸会导致纳米颗粒悬浮液如何高效进一步损坏。与将物体浸入聚乙烯乙二醇（PEG）中以替换结构中的水的通用技术结合使用，这种方法有潜力从转向粉尘中节省贵重物品。
此外，由于新纳米颗粒方法的相当安全，可持续性和成本效益，该解决方案可能是考古学的变革性步骤。该溶液在纳米颗粒的生产和悬浮液中使用水，而不是酒精。鉴于许多水洗木材物体（例如沉船）的大小，将整个结构浸入大量酒精池中为考古研究人员带来了巨大的健康和安全风险，并且是一种极其昂贵的方法。通过证明水是将纳米粒子运送到人工制品的有效方法，该团队为更实惠和可持续的恢复技术打开了大门，不会影响文化遗产专业人士的健康和工作实践。

中子探索

新的纳米颗粒悬浮液的研究和表征，尤其是被处理的材料如此精致，稀有和对人类历史上的宝贵的研究，是应用任何解决方案之前的重要步骤。在测试任何考古木材样品上的新溶液之前，该处理进行了广泛的分析，包括小角度中子散射（SANS），以检查和比较水中钙和镁氧化镁纳米粒子的悬浮液。
SANS测量是在世界旗舰中心科学中心（Ill）的劳埃·兰格文（Laue-Langevin）研究中进行的，以直接研究颗粒以悬浮在其溶剂中。为了证明纳米颗粒在水中而不是酒精中的有效性，该技术是必不可少的 - 它具有独特的能力揭示纳米颗粒的形式而不干燥，这一过程可能会影响活性因子的形状或功能。
使用D11（一种用于化学，生物学，固态物理学和材料科学研究的仪器），强大的中子束针对悬浮液。由于材料中原子结构或磁性的结果，中子的随后散射表明纳米颗粒的大小和形状。这证实了颗粒可以自由移入木材并成功地停用。
中子是文化遗产研究中的重要工具，因为它们是无损的，并且可以深入固体或独特的液体材料，以揭示原子或分子水平上正在发生的事情。它们可以揭示上古老剑上使用的金属制造方法，或改善数百年历史的艺术品中使用的修复工艺。

X射线启示

然后使用几种分析技术研究纳米颗粒的结构，并在选择预防性和治疗性治疗后木材样品中降解的证据。这些样品是从2,000年历史的加洛 - 罗马驳船（Gallo-Roman Barge）租借的，该驳船是在法国卢格纳姆博物馆（法国里昂）借来的。
这些测量中有许多涉及使用X射线，该测量是在L'Aquila大学进行的。X射线是中子散射的绝佳互补工具，就像中子在材料的分子结构中非常能够识别较轻的元素（例如氢），X射线可以通过大分辨率揭示中中和较重的元素，而中等重量的元素则是中等和重量的元素。一个样品。
在这种情况下，使用X射线荧光和X射线粉末衍射来分析酸前体的化学组成 - 从木材中的指甲和紧固件等特征出现的铁化合物。X射线衍射测量还用于评估纳米颗粒的结构，组成和结晶度（使用X’Pertpro衍射仪）以及它们在木材结构中的渗透。

一系列显微镜

还使用一系列显微镜技术，洗涤过程和纳米颗粒处理后，使用一系列显微镜技术分析所选的木材样品。通过光学立体显微镜（SM，立体化学S8APO显微镜）和扫描电子显微镜（SEM）（SEM-BSE XL30CP）研究了形态学特征。SEM揭示了在含指甲的区域周围铁和硫的扩散，这是酸化“疾病”的起源。
使用透射电子显微镜和原子力显微镜（使用Cypher Asylum Research显微镜，使用软凝糖材料平台的伙伴关系）研究了合成的氢氧化钙（CH）和氢氧化镁（CH）和氢氧化镁（MH）纳米颗粒的形态和大小。这表明纳米颗粒似乎是由六角形薄片（典型的氢氧化镁）组成，厚度小于2 nm。

推进领域

在证明新解决方案在防止木制人工制品的破坏方面具有预防和治疗作用，该研究的下一步将涉及研究溶液对较大样品的影响。理想情况下，这将是一块木头，与船上使用的木材的厚度相当。
可以理解的是，在实验中仅使用了加洛 - 罗马驳船的微小样品，直到我们证明其有效性为止。现在，要确保正确的渗透深度和纳米颗粒的剂量对于扩大大物体的溶液，这一点至关重要。该团队希望向从事恢复工作的人展示纳米颗粒的渗透足够深，以覆盖船上使用的木材的整个厚度。这将确保该治疗在确切条件下的考古学家和修复者每天经历的确切条件。

营救人类历史

当您考虑可以从沉船等物体中获得有关人类历史的丰富信息时，推进文化遗产中使用的技术的重要性就开始了焦点。
该研究中使用的驳船里昂圣乔治4于2003年在镇上的圣乔治公园（Saint George Park）的工作中发现了萨沃恩（Saône），穿过里昂的河流。它被2000年前用作沿河运输沉重而笨重的载荷的驳船：装载沉重的石头，木头，葡萄酒的两栖动物，花garum（一种发酵的鱼露，用作凤凰美食和其他古老的人的调味品）或橄榄油。
the ship was abandoned with six other barges of the same type – dating from the 1st to 3rd century AD – in a location that acted as a sort of ‘cemetery’ of Roman boats: throughout this period of abandonment – until they became buried in the mud – the boats were alternately submerged or in the open air according to the level of the river and the seasons. We know that they were discarded because the boats were found empty without their load, so it was not an accident that caused them to sink. In addition, the large amount of iron salts resulting from the corrosion of the steel of the nails indicated that the barge remained for a long time in the open air and not only at the bottom of the water.
构图，建筑材料和化学状态的木制木材物体的构图，建筑材料和化学状态中，古老的文明如何吃东西，旅行，交易和创新的迹象，因此看到该领域的研究方法继续通过开拓性的合作而发展。