【英國沉船面臨“新危機”】1545年,英國國王亨利八世最喜愛的“瑪麗玫瑰”號戰艦在海戰中沉沒。於是,這艘船一直躺在海底,直到1982年被打撈出水。對人們而言,它是16世紀都鐸時期的“時間膠囊”,研究人員正在努力為後代保存它。

10月27日,《物質》刊登的一項研究http://t.cn/A6Mklca9 顯示,科學家利用X射線分析,識別了木材中此前未被發現的樣品——來自水下細菌活動的納米顆粒。

“值得注意的是,歐洲同步輻射裝置(ESRF)相關技術不僅讓我們能對‘瑪麗玫瑰’號木材中的納米顆粒進行成像和定位,還可以評估它們的結構。這是人們首次在其中觀察到硫化鋅納米結構——細菌的副產品。”論文通訊作者、謝菲爾德大學材料科學與工程系主任Serena Cussen說。

圖:“瑪麗玫瑰”號草圖。來源:謝菲爾德大學/Matter

該研究合作者、“瑪麗玫瑰”號信托副總裁Eleanor Schofield表示,“在海底的幾個世紀里,‘瑪麗玫瑰’號船體吸收了有害的鐵和硫等物質。這些物質分別產生於金屬物品和人工製品的降解,以及厭氧硫還原菌。”

為了彌補木材的降解和材料的損失,研究人員在“瑪麗玫瑰”號中注入了一種名為聚乙二醇(PEG)的聚合物。它可以防止木材幹燥後的收縮,並使船體具有機械穩定性,以便向公眾展示。最後,“瑪麗玫瑰”號被晾幹了,但與氧氣的接觸導致酸性物質的形成,這會對木材造成更大損害。

“到目前為止,我們還不能獲得‘瑪麗玫瑰’號中這些潛在有害物質的定量結構訊息。”Cussen說,“這是因為評估考古樣本中物質的范圍非常具有挑戰性,這些物質可能包括非晶體、納米結構和多晶材料。”

研究人員表示,在研究像“瑪麗玫瑰”號這樣的珍貴文物時,重要的是使用一種不會損壞材料的方法。Cussen和同事在ESRF中使用了一種名為X射線計算機斷層掃描的技術,在不破壞樣本的情況下,該技術提供了“瑪麗玫瑰”號船體中廣汎材料的詳細結構訊息。

研究人員通過結合X射線計算機斷層掃描和偶分布函數分析(ctPDF),繪制出相關化合物在材料中的位置。研究人員表示,同時使用這兩種方法可以確定PEG和納米顆粒樣本之間的距離,從而評估木材內部的潛在威脅。

“我們的研究結果提醒相關人員注意這些以前不為人知的沉積物。了解這些潛在有害物質的結構,使我們能夠為未來清除它們設計有針對性的方法。”Cussen說。

該團隊還開發了一系列基於磁性納米顆粒的方法,以靶向清除人工製品中的有害沉積物。http://t.cn/A6MklcaN

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