300年前耶稣会雕像中拉曼光谱检测方案(激光拉曼光谱)

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300年前耶稣会雕像的黑色奥秘 撰稿：文军、LZ 配图： LZ 在古代艺术品文物的研究学科中，对于颜料的研究具有至关重要的意义，它可以帮助艺术史研究人员以及博物馆人员全面理解古代艺术家所使用的材料和绘画艺术，进而推断时间、辨别真伪，以及开展古代艺术品的修复和保护工作。 阿根廷自然科学博物馆 现存于阿根廷自然博物馆的巴拉圭特立尼达耶稣会传教区的木雕像 最近，研究者对阿根廷布宜诺斯艾利斯自然科学博物馆收藏的一组来自殖民时期17-18世纪的南美邻国巴拉圭特立尼达耶稣会传教区 (Jesuit Missions of La Santisima Trinidad) 的木雕宗教艺术品进行了分析，并成功揭示出了木雕上所使用的黑色颜料的化学成分。 事实上古人使用最多的黑色颜料是碳基材料，少少使用铁、锰氧化物材料。而碳基材料的的存在形式则非常丰富多样，如石墨、木炭、煤炭、烟灰、泥炭等。 本次分析的重点在于发现300年前的匠人究竟用了哪些或者哪种形式黑色"颜料"，同时或许可以知晓究竟用了什么样的方法(工艺)制作的。 小贴士：巴拉圭特立尼达耶稣会传教区(木质雕像来源地)由耶稣传道会的会员于17世纪创建，在当地为印第安人所建避难所，对印第安人施行包括宗教等在内的各种教育。是著名的宗教中心。16世纪末期，耶稣会的会员们便迁入到这块素以瓜伊拉瀑布而闻名于世的城镇。如今，人们从这些传道会的建立上，可以目睹当年传教士在热情履行其职责时的一隅。现在，传道会遗址尽管有大部分已倒塌毁坏，但其规模依然比较壮观。虽然大教堂从来都未得到完整的保存过，然而直到今天，这个大教堂依然是当地居民频繁来此进行膜拜的活动场所。 在此之前，其他研究者已经在另外两个18世纪早期的殖民期雕像上发现了wood charcoal(木炭)和boneblack(骨黑)的存在，而这四座雕像是否采用同样的方法或者有更多的发现? 幸运的是，不同于其他同时期的艺术品，这些雕像并没有被后人多次修复，因此现在人们看到的是真正百年前的颜料“本体”，这保证了测量结果的真实性。只是年代久远，且久经风吹日晒以及多次搬迁等恶劣的环境条件，残留的颜料变得异常珍贵。 由于雕像的珍贵，研究人员只能取极少量的颜色样品进行分析，除了借助传统的SEM-EDS， FT-IR设备，在这次研究中，科研人员重点采用了激光拉曼光谱仪 (LabRam HR) 来进行深入分析。 拉曼光谱被认为是非常理想的碳基材料表征工具，它对于晶体一非晶结构非常敏感，不同形式的的，即使细微的差别，都可以借助高分辨的拉曼分析仪器识别出来。 激光拉曼光谱仪 (LabRam HR) 有了理想的工具，接下来科研人员对4座雕像上的颜料的分别进行了微量取样，并做了拉曼光谱分析。 研究人员从雕像的局部进行了标记并取了微量样本 结果发现除了木炭外，还有另外3种炭黑材料的存在， bistre (火焰黑，烟黑)， lampblack (灯黑)，Black earth (黑土，.，一种煤矿石，捣碎后用于壁画)，这是首次在殖民时期的艺术品上发现这三种种基基料.这说明那个时期的匠人已经利用这些材料进行创作。 而这些碳材料的发现，为研究者提供了关于雕像背后的时间与工艺的推断依据，这将大大有助于后续的艺术史研究，并对雕像的修复和保护工作都起到重要的参考和指导作用。 4处采样的拉曼结果谱图 从拉曼光谱结果我们可以明显看出D峰和G峰的差异(矩形框内)，而椭圆框内的峰则显示出铁锰氧化物的存在。根据D峰和G峰的位置、峰宽以及相对强度，研究者把木雕上四处黑色颜料的起源做出了认定，进一步的红外光谱和元素分析也支持拉曼光谱的结论并提供了更多的细节。 碳基材料的拉曼特征峰主要是位于1300 cm-1和1600cm-1附儿的D峰和G峰。因原材料和制作工艺的差异，D峰和G峰的位置、峰宽以及相对强度均有不同。例如，晶体石墨在1580 cm-1处有很窄的G峰，而无序/微晶石墨会在1350 cm-1附近出现D峰，非晶碳则在1350 cm-1和1550 cm-1附近出现很宽的特征峰。利用这些峰的位置、峰宽以及相对强度(ID/IG)提供的信息我们就可以用来区分不同来源的颜料。 除了成分的不同，由于不同制作工艺的生产的颜料在制作过程中不可避免的会含有杂质成分，因此，通过分析颜料中的杂质成分，也可以用来实现区分颜料来源的目的。例如，用动物油脂、骨骼燃烧的烟灰制作的黑色颜料和用草木燃烧的烟灰制作的黑色颜料通常会含有磷酸盐，含有磷酸盐的颜料的拉曼光谱会在960 cm-1附近出现归属于PO4基团的特征峰。用泥炭制作的黑色颜料中则伴有腐殖土中大量的有机物，这种情况下，拉曼光谱会出现很多属于有机物的特征拉曼峰。 文章来源： ( E P T o mas i ni e t a l ， H e ritage S ci. ， 20 1 5 ， DOI： 1 0.1186/s40494- 0 1 5 - 0 049- y ) 免责说明 HORIBA Scientific公众号所发布内容(含图片)来源于文章原创作者提供或互联网转裁。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有， HORIBA Scientific 发布及转专目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。 HORIBA科学仪器事业部 HORIBA Scientific致力于为科研及工业用户提供最先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。结合旗下具有近200年发展历史的Jobin Yvon全球顶尖光学光谱技术，今天HORIBA的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。