從兵馬俑到中國(guó)紫研究,上科大用電鏡技術(shù)揭示千年合成之謎

發(fā)布時(shí)間2024-12-24文章來(lái)源 上海科技報(bào) 央視新聞作者陳怡責(zé)任編輯管舜瑛

      記者近日從秦始皇帝陵博物院獲悉,考古人員在秦兵馬俑二號(hào)坑中發(fā)現(xiàn)了一尊罕見(jiàn)的高級(jí)軍吏俑。這尊高級(jí)軍吏俑是二號(hào)坑自1994年正式發(fā)掘以來(lái)出土的第一件高級(jí)軍吏俑。按它出土的位置推斷它很可能就是這個(gè)單元的最高軍事指揮長(zhǎng)官,俗稱(chēng)“將軍俑”。目前秦兵馬俑僅發(fā)現(xiàn)了10尊高級(jí)軍吏俑。

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     今年是秦兵馬俑考古發(fā)掘50周年。高級(jí)軍吏俑的發(fā)現(xiàn)再次引發(fā)社會(huì)對(duì)秦兵馬俑的廣泛關(guān)注。近年來(lái),上海科技大學(xué)物質(zhì)學(xué)院王竹君教授和劉志教授等科研人員從兵馬俑中獲取靈感,利用自主研發(fā)電子顯微鏡,并運(yùn)用電子顯微成像技術(shù),在材料科學(xué)與文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮科技助力作用,促進(jìn)考古研究及自然科學(xué)與人文學(xué)科的融合。


       中國(guó)紫的起源與國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究   紫色在古代是自然界中是極難獲得的一種色彩,歷史上迄今未曾發(fā)現(xiàn)過(guò)天然的紫色顏料。劉志2003年在西安兵馬俑參觀(guān)時(shí),看到1號(hào)坑外的大廳里正展出兩個(gè)帶顏色的俑人,其中跪射俑的裙子是紫色的。這一色彩引起了劉志教授極大的興趣,于是由此著手,與團(tuán)隊(duì)一起在上科大開(kāi)始了一系列關(guān)于中國(guó)紫的研究。


??據(jù)王竹君介紹,中國(guó)藍(lán)、中國(guó)紫、中國(guó)深藍(lán)這3種材料都是由國(guó)外學(xué)者最早發(fā)現(xiàn)的,其中只有中國(guó)深藍(lán)的發(fā)現(xiàn)有中國(guó)人夏寅(作為第二發(fā)現(xiàn)者)的參與。1997年,國(guó)外學(xué)者曾成功合成過(guò)中國(guó)紫,并發(fā)現(xiàn)這是最早的人工合成的量子材料。所謂量子材料,是指在特殊條件下表現(xiàn)出能量不連續(xù)性的材料。上??萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)兵馬俑紫袍馭手中紫色顏料的分析發(fā)現(xiàn),這種合成技術(shù)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已出現(xiàn);而具有特殊結(jié)構(gòu)的中國(guó)紫,則廣泛存在于春秋至漢代,在東漢時(shí)期消失。其存在時(shí)間跨越了約900年,合成產(chǎn)品的質(zhì)量因使用者社會(huì)地位的不同而有所差異。秦代時(shí),中國(guó)人的服飾主要以黑色、紫色和紅色為主,其中紫色主要來(lái)自于官方委托的燒制工藝。雖然秦代人并不了解紫色顏料的微觀(guān)結(jié)構(gòu),但他們已經(jīng)掌握了通過(guò)硝礫五石合成中國(guó)紫的技術(shù)。根據(jù)對(duì)秦漢墓葬中中國(guó)紫樣本的檢測(cè),其純度約為30%,而兵馬俑中的紫色純度則高達(dá)95%以上。值得一提的是,中國(guó)歷史上正式燒制紫色的官窯工藝,直到宋代才開(kāi)始出現(xiàn)。


??2000年前后,國(guó)際上曾有一批關(guān)于中國(guó)紫的論文發(fā)表;但當(dāng)時(shí)合成中國(guó)紫主要采用水熱法,與中國(guó)秦代的合成方法不同。


      上科大團(tuán)隊(duì)通過(guò)電鏡已能合成100%純度中國(guó)紫   “我們近期通過(guò)電鏡看到,中國(guó)紫的成分為硅酸銅鋇,這與2000年前后國(guó)際上合成的中國(guó)紫相同。我們還發(fā)現(xiàn),秦人已經(jīng)具備控制中國(guó)紫合成的能力?!蓖踔窬嬖V記者,上科大物質(zhì)學(xué)院團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正嘗試把合成中國(guó)紫所需的原料放到電鏡里,通過(guò)化學(xué)方法使晶體形核生長(zhǎng),借助電鏡在原子尺度下觀(guān)察晶體的生長(zhǎng)過(guò)程,在掌握其機(jī)理的基礎(chǔ)上,反推中國(guó)古人燒制中國(guó)紫的過(guò)程;并模擬所需條件,全過(guò)程還原古代中國(guó)紫的燒造細(xì)節(jié)。通過(guò)這種方法,無(wú)論是85%、95%,還是100%純度的中國(guó)紫,都可以被合成。


??王竹君表示:“在文博領(lǐng)域,例如耀州窯瓷器,以及青銅器澆筑過(guò)程中的一些技術(shù)難題,都可以通過(guò)電鏡方法得到解決。我們提供原子尺度的信息,具體能解決什么問(wèn)題則由從事科技考古的專(zhuān)家來(lái)決定。” 上??萍即髮W(xué)近年與故宮博物院、秦始皇帝陵博物院合作開(kāi)展的關(guān)于中國(guó)紫研究的相關(guān)成果預(yù)計(jì)將于2025年春季發(fā)布。