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质谱技术在文物保护领域的应用取得新突破

发表时间:2015-01-21  |  点击率:953

来自加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)和美国盖蒂保护研究所的研究人员合作,采用基于AFM的质谱技术来研究文物油画,空间分辨率达到了750纳米。

  分析文物材料会面临一系列的挑战,如:样品非常小和有限,样品结构复杂,保持空间完整性十分重要,zui重要的是样品往往非常的罕见和稀有。这些限制使得对于许多传统有机染料的鉴定充满挑战,尤其是在绘画当中使用的有机染料可能有多个有机染料层(取决于艺术家的技术),随后的保护和修复染料也是多层的。采用高空间分辨率手段研究这些有机化合物的种类对于弄清楚一幅画的历史非常重要,并且对于油画的保护也会很有帮助,因为这些染料分子在光照或其他环境因子的影响下很容易降解。因此,我们需要一种分析技术,它能够准确鉴定文物材料如染料当中的有机化合,并保持高空间分辨率。

  质谱技术是一种广泛使用的化学表征技术,每年市场容量可达30亿美元。然而它的空间分辨率通常只能达到20微米左右,这使得它的应用颇受限制。由橡树岭国家实验室的研究人员 Gary Van Berkel博士开发的新型AFM-MS联用技术,采用AFM的纳米热探针对感兴趣的区域进行热脱附后送入质谱分析仪。加州大学圣塔芭芭拉分校Mattanjah de Vries教授和美国盖蒂保护研究所的Catherine Schmidt Patterson博士zui近研发了基于这种技术的一种新技术,他们断开了AFM和质谱仪之间的,利用基于AFM的热脱附技术收集亚微米大小的样品,然后利用共振双光子电离技术加质谱技术进行分析。

  利用这一AFM-MS技术,他们从一幅油画的界面获取了红色有机染料茜草红染料纳米级的化学成分数据,空间分辨率为750nm。他们能够从很薄的绘画层获取数个样品,并保持横截面的大部分以进行进一步的分析工作。Mattanjah de Vries教授说:“我们对这一新的AFM-MS联用技术非常兴奋,它使我们实现了利用质谱技术在亚微米空间分辨率下研究文物材料当中的化学物质。"

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