洞穴壁畫與FT-IR光譜技術有何關聯(lián)？從原始的洞穴壁畫到米開朗基羅和梵高的作品，藝術從人類原始時期開始就伴隨著人類的成長。洞穴壁畫不僅代表了人類最早創(chuàng)造的藝術形式，還可幫助我們去了解那個別無其他記錄形式的遠古時代。
換句話講，這些洞穴壁畫變得尤其有趣。為深入了解遠古人類的歷史，科研人員開始對洞穴壁畫創(chuàng)作中使用的顏料進行研究。因此，這些顏料的化學成分便成為了一項有意思的研究主題。
如果洞穴壁畫中使用的是無機顏料，則可使用拉曼光譜等技術進行分析。我們在拉曼光譜基礎系列中探討了這一應用。然而，探索史前顏料的有機成分是一項相當艱巨的挑戰(zhàn)。
雖然艱巨但這正是FT-IR光譜技術發(fā)揮作用之處。
在本文中，我們將向您介紹研究人員如何著手重建史前繪畫、檢驗其成分，并創(chuàng)建一套整潔有序的數(shù)據(jù)庫。
通常情況下，紅外光譜技術非常適用于識別有機材料。此外，在混合物檢索中該技術也能獲得令人滿意的結果。
葡萄牙和法國的科研人員利用史前方法，制成了石器時代的染料。之后，他們使用FT-IR光譜儀，對這些染料及其成分進行了分析（表1）。那么，這些史前繪畫的實際樣本又起到什么作用呢？
| 具體成分 | 混合物 |
| 紅赭石 | 紅赭石+人體唾液 |
| 黃赭石 | 紅赭石+植物油 |
| 粘土（高嶺石型） | 紅赭石+蛋黃 |
| 木炭 | 黃赭石+蛋黃 |
| 動物脂肪 | 黃赭石+茜草 |
| 雞蛋 | 粘土+水 |
| 血液 | 粘土+蛋黃 |
| 唾液 | 千枚巖+水 |
| 茜草 | 千枚巖+蛋黃 |
| 千枚巖（變質巖） | 蛋清+蛋黃 |
| 梨果仙人掌 | |
| 燒制牛骨 |
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表1：上表列出了使用FT-IR技術測得的混合物及具體成分。
這項研究的目標是確定每種成分的標志譜帶并創(chuàng)建一套數(shù)據(jù)庫，以便將史前繪畫的實際光譜與該數(shù)據(jù)庫以及現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的信息進行比較。
實際上，這也就是根據(jù)“新制”繪畫材料的參考光譜，對原畫顏料中的成分予以驗證。因此，從理論上講，我們便可了解有哪些材料可用于創(chuàng)作這些畫作。
在未來，基于古畫的FT-IR數(shù)據(jù)庫有助于在現(xiàn)場確定畫作的確切成分，從而不僅為科研人員的研究提供支持，還將幫助修復者保護重要的藝術珍品。
為分析上述具體成分和混合物，研究人員使用了一臺配備ATR（衰減全反射）附件的布魯克Alpha FT-IR光譜儀。他們首先使用一把刮刀采集樣品。然后，通過24次掃描，以4 cm−1的分辨率，生成400–4000 cm−1區(qū)間的光譜。
如此生成的光譜質量高，可用于識別其中每種化合物并區(qū)分各種混合物中的不同物質。研究人員直接使用OPUS IR軟件即完成了上述新數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。
參考文獻
Garcês , S.、Gomes, H.、Haddab, L.、Cura, P和Rosina, P.。《探尋史前洞穴壁畫中可能使用的混合顏料的ATR-FTIR信號》。Rock Art Res. 36, 182-188 (2019)。
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