中新社北京12月26日电(记者孙子)三星堆遗址中不仅出土了精美的青铜工具，还有大量的象牙遗骸，是考察古蜀文明的重要手段。象牙埋藏地下3000多年后的老化过程对于相关环境考古研究具有重要意义，备受学术界关注。
中国科学院航天信息创新研究院（航天研究院）12月26日向媒体宣布，该所研究员王振友团队创新研发的锁时拉曼光谱仪近日用于三星堆出土象牙的无损分析并取得进展。相关文章为《时间控制拉曼光谱解码象牙三千年降解途径：无荧光科学方法》hod for Cultural Relics”，最近发表在国际期刊《美国化学会-应用材料与界面》上。
本研究自主研发了时控拉曼光谱仪样机。图片提供：中国科学院航天研究所
王振友研究员表示，三星堆出土的象牙经过3000年的地下水、可溶性盐、微生物等因素的腐蚀。外部几乎完整，但内部结构却非常脆弱。科学的保护和修复需要微米级的分辨率，才能无损地获取成分和显微结构信息，解决锈蚀和腐蚀分布不均匀的问题。为实现这一目标，研究团队通过关键技术和核心部件，创新开发了时间控制的显微拉曼光谱仪。这显着提高了拉曼光谱的抗干扰能力强荧光条件。最后，我们利用该设备对三星堆出土的四块象牙碎片进行了无损检测，成功揭示了象牙在长期地质影响下的老化过程。
拉曼光谱具有无损测定微米级分子结构和空间分辨率的优点，使其成为研究象牙微观结构的理想手段。该技术基于光与物质之间的相互作用。通过相互作用，获得了样品的“分子指纹”，但这个过程通常涉及产生fl信号。非常强烈的荧光，很容易掩盖较弱的拉曼信号。
王振友指出，基于拉曼信号的寿命在皮秒级以下极短，而荧光信号的寿命在纳秒级以上较长的事实，时控拉曼光谱技术利用了拉曼光谱技术的优势。拉曼信号和荧光信号的寿命差异，通过拉曼信号在极短的时间窗口内打开检测“快门”，有效收集拉曼信号并抑制荧光背景。
本研究针对拉曼光谱技术面临的时间分辨率要求极高、核心探测器依赖进口等挑战，研究团队通过硬件创新和算法，实现了强荧光的高效抑制，完成了核心部件的国产化，降低了成本，为该技术的推进奠定了基础。
本研究表明，四个象牙碎片的荧光强度存在显着差异，其中两个在常规连续光拉曼条件下几乎无法获得有效信号。时控拉曼检测中，有效抑制荧光干扰，强荧光的拉曼信噪比气味样品放大了20倍以上，象牙内部成分的差异清晰可见。分析显示，不同葬礼环境中象牙的有机含量、骨骼的结晶度和分解程度存在明显差异。硫酸根等金属和非金属离子的侵入以及羟基磷灰石的离子置换是象牙深度老化的主要原因。有些样本可能遭受了烧伤等人为损坏。
在这项研究中，我们对三星堆象牙进行了定时拉曼光谱分析。图片提供：中国科学院航天研究所
王振友表示，总体而言，时控拉曼光谱技术超出了强荧光背景下的检测极限，清晰揭示了象牙中微量离子入侵、骨骼损伤、有机残留等信息，为保护象牙提供了分子水平的科学依据。文物的修复，也为探索古蜀文明及其陪葬环境提供了新的途径。该技术用途非常广泛，可以扩展到分析其他强荧光样品，并可用于文化遗产保护、材料科学和环境研究。它具有广泛的应用范围。在以下领域有一系列潜在的应用
据报道，中国科学院航天科学技术研究所与四川省考古文物研究所、浙江大学艺术与考古学院、电子科技大学电子科学与工程学院等单位合作，开发了时间门拉曼光谱技术及其光谱仪产品，并完成了三星堆象牙的研究。相关成果已受邀在第13届国际C本月召开的先进振动光谱学会议受到了国际考古学和光谱学领域专家的广泛关注。专家认为，这款光谱仪可以在木乃伊等考古遗址实现传统拉曼技术难以实现的光谱采集效果。他们希望这能够加速市场推广，让世界各地更多的研究团队进行科学考古研究。 （完）
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