上海光源與故宮博物院合作研究取得系列進展

近期,上海光源與故宮博物院聯合開展的文物研究工作取得了一系列重要成果。

813日,《科技日報》頭版報道了該團隊在清乾隆時期紫金釉中發現高純相、大粒徑ε-Fe2O3晶體的研究成果。該項研究成果由上海光源與故宮博物院合作完成。研究發現,在故宮出土的清乾隆時期紫金釉中布滿了大粒徑、高純度的亞穩相ε-Fe2O3晶體。大小及分布均勻、發育良好,且釉層呈現清晰的多層結構特征。紫金釉屬于中國古代高溫瓷器,其圖案精美、質感晶瑩,風靡世界。瓷釉獨特的質感和色調源自于釉層特殊的微觀結構,即礦物原料在燒制過程中經過復雜的物理化學變化形成的物相結構。研究其結構特征,對于揭示其產地來源、原料選擇、燒制工藝以及古代材料學的研究具有重要的科學價值。之前,有研究機構曾發現,宋代建窯遺址出土的瓷釉中也存在稀有的亞穩相ε-Fe2O3晶體。ε-Fe2O3晶體具有優異的電磁響應性能。自1934年首次發現這種特殊晶體以來,制備大粒徑純相的ε-Fe2O3晶體一直都是現代材料科學的一個難題。高鐵瓷釉中不斷發現的ε-Fe2O3晶體,顯示了中國古代陶瓷工藝技術的精良可控以及傳承與進步,對于現代材料的制備也有重要的借鑒價值。該研究工作發表在《美國陶瓷學會會刊》(J Am Ceram Soc. 2018; doi.org/10.1111/jace.15759)。

A, 釉層表面的ε-Fe2O3晶體分布;圖B, 釉層斷面的ε-Fe2O3晶體分布;圖C,釉層掠入射二維衍射圖譜(2D GI-XRD);圖D,釉層斷面Fe元素分布(SR m-XRF)。   

玻璃珠是古代便于攜帶的裝飾物,它承載了不同地域、時代的工藝特點等信息,對它的研究,有助于了解古代不同區域物質文化交流。在古絲綢之路與新疆省山普拉墓地遺址玻璃珠制作工藝研究中,研究人員利用高分辨顯微CT顯示了玻璃珠內部的三維結構,尤其是氣孔三維結構,為揭示玻璃珠的制作工藝提供了直接的證據。同時結合化學組分分析,可以推測玻璃珠的來源產地及大致生產時期。該研究為古絲綢之路貿易和文化的研究提供了新的依據。該研究工作發表在《考古學與人類學》雜志(Archaeol Anthropol Sci 2017,doi.org/10.1007/s12520-017-0582-6)。

古絲綢之路與新疆省山普拉墓地遺址玻璃珠顯微CT

傳統建筑彩畫的科學分析主要采用光學顯微鏡進行材質分析,但有一定的局限性。而紅外譜學顯微技術可以更準確地提供無機和有機組分的面分布信息。在故宮東華門清代天花制作原料及工藝的研究中,研究人員利用同步輻射紅外譜學顯微成像等技術,證實清代早期天花使用的材料與中國卷軸畫相似,清代晚期天花由石膏、方解石和白鉛所組成的預備層代替了蠶絲層,不同時期的天花使用了不同的材料和制作工藝。該研究工作收錄在2017紐約建筑彩繪研究國際會議論文集中(Macro to Micro: Examining Architectural Finishes, ISBN: 9781909492608, London: Archetype, 2018.)。

故宮東華門清代天花彩繪紅外譜學顯微成像

上海光源和故宮博物院的合作歷史,最早可以追溯到上海光源運行開放初期。201612月上海光源與故宮博物院簽署合作協議,同時成立上海光源-故宮博物院聯合實驗室。近年來,在雙方單位的大力支持下,雙方科研人員緊密配合,合作研究工作全面深入展開,研究成果不斷產出。

以上工作得到了上海大科學中心高端用戶研究課題、上海光源重點用戶課題、國家自然科學基金及大裝置聯合基金的支持,主要實驗工作在BL14W、BL14B、BL13W、BL01B、BL15U等線站完成。(大裝置部 供稿)

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