Учёные создали неразрушающий метод анализа хрупкой археологической слоновой кости

Исследователи из Китайской академии наук разработали микроскопический спектрометр с временным стробированием, способный проводить неразрушающий химический анализ хрупкой археологической слоновой кости на микрометровом уровне, даже когда сильная флуоресценция обычно заглушает сигнал.

Прототип микроскопа с интегрированным спектрометром комбинационного рассеяния с временным стробированием. Автор: AIRCAS

Команда под руководством профессора Ван Чжэнью из Института аэрокосмической информации разработала метод, который позволяет отделить сигналы комбинационного рассеяния (рамановского рассеяния) от флуоресценции, основываясь на их принципиально разных временных масштабах. Рамановские сигналы возникают мгновенно после лазерного возбуждения, тогда как флуоресценция длится гораздо дольше.

Проблемы анализа древней слоновой кости

Рамановская спектроскопия широко используется для анализа молекулярного состава, но на практике археологические материалы часто дают сильную флуоресценцию под лазерным излучением, заглушая гораздо более слабые рамановские сигналы и делая обычные измерения неэффективными.

Автор: ACS Applied Materials & Interfaces (2025). DOI: 10.1021/acsami.5c18910

Тестирование и результаты

Новый инструмент был протестирован на четырёх фрагментах слоновой кости, раскопанных в руинах Саньсиндуй, возраст которых превышает 3000 лет. В условиях обычной рамановской спектроскопии два образца практически не давали полезной спектральной информации из-за флуоресценции.

В отличие от этого, измерения с временным стробированием эффективно подавили флуоресцентные помехи и улучшили соотношение сигнал/шум более чем в 20 раз для сильно флуоресцирующих образцов, выявив чёткие внутренние различия в составе.

Ключевые выводы

Анализ показал, что образцы из разных условий захоронения демонстрируют выраженные различия в содержании органики, кристалличности минералов и степени коррозии. Результаты также свидетельствуют, что инфильтрация ионов металлов и замещение неметаллических ионов играют центральную роль в глубокой деградации слоновой кости.

Это исследование демонстрирует, что рамановская спектроскопия с временным стробированием может предоставить молекулярные доказательства, критически важные для понимания долгосрочного разрушения древней слоновой кости. Помимо слоновой кости, метод, как ожидается, будет широко применим к другим археологическим материалам, страдающим от сильной флуоресценции.

Больше информации: Jinchang Xu et al, Time-Gated Raman Spectroscopy Decodes Degradation Pathways in 3,000-Year-Old Ivories: A Fluorescence-Free Approach to Heritage Science, ACS Applied Materials & Interfaces (2025). DOI: 10.1021/acsami.5c18910

Источник: Chinese Academy of Sciences

ИИ: В 2026 году подобные неинвазивные технологии становятся всё более востребованными в археологии и реставрации. Разработка китайских учёных — отличный пример того, как можно сохранить хрупкие артефакты для будущих поколений, не повреждая их при изучении.