由于浸水木制品的高度异质性，因此，为后代保存玛丽玫瑰橡木外壳是一个主要的挑战，这些木制品含有多晶、非晶和纳米结构材料，可以测试传统的表征方法。实现有效的保护，需要详细了解这些物种的分布和化学性质，以制定防止多种化学-力学降解途径的策略。
在此，来自丹麦哥本哈根大学的Kirsten M.Ø.Jensen&英国海军基地的EleanorJ.Schofield &美国哥伦比亚大学的Simon J.L.Billinge &英国谢菲尔德大学的Serena A.Cussen等研究者，将基于同步加速器的计算机断层扫描全散射方法应用于玛丽罗斯龙骨木，提供了不同长度和浓度尺度的多种嵌入物种的有价值的位置分辨结构信息。相关论文以题为“Location and characterization of heterogeneous phases within MaryRose wood”发表在Matter上。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238521004987#!
在海底沉没437年后，“玛丽·罗斯号”于1982年被打捞出来，为人们提供了前所未有的都铎王朝社会和科技的视角。为了保护船体，聚乙二醇(PEG)已作为较低(PEG200)和较高(PEG2000)分子量的水溶液应用，以增加木材的机械稳定性，并以类似于瑞典Vasa战舰的方式补偿退化。然而，由于聚乙二醇的部分分解而形成酸，以及聚乙二醇引起的蠕变破坏了力学性能，这给保护人员带来了新的挑战。这是除厌氧细菌和锈蚀铁装置产生的，可在大气条件下氧化成破坏性酸的金属硫化物的降解过程之外的。在玛丽·罗斯船体中可能存在数吨含硫物种以及聚乙二醇分解产物，突出了这一问题的严重性。有效的保护需要详细了解这些物种的分布和化学性质，这是一个挑战，因为浸水木制品的高度异质性，传统的表征方法无法在一次测量中分解。
用于人工制品研究的传统技术，通常也需要对标本进行薄切片，这可以提供微小长度尺度上的精细细节，但限制了在具有代表性的毫米大小的样品中，同时评估结构、变形、降解和外来物种位置的能力。例如，以前的光谱X射线研究证明了玛丽玫瑰木中铁和硫化学的复杂性，但不允许对这些夹杂物的实际相组成进行测定。由于沉积物和嵌入PEG物种的非晶态或纳米级性质，结构鉴定变得更加困难。由于存在大量可能的相(有时是同时存在)，这个问题变得更加具有挑战性；例如，在可能产生酸的铁硫化物的情况下，这些可能包括黄铁矿FeS2、镁铁铁矿FeS2、四方硫铁矿Fe1+xS、磁黄铁矿Fe1-xS或黄铁矿Fe3S4。
最近，计算机断层扫描与X射线衍射(XRD-CT)的结合，使晶体相的原子结构的详细位置分辨表征成为可能。该技术已成功地应用于表征广泛的材料，包括生物矿物和能源材料等。与以往应用于文化遗产研究的传统吸收CT相比，衍射层析成像可以获得任何存在的结晶相的结构信息。对于显示长程有序，因此可以用布拉格散射进行研究的材料，XRD-CT提供了一种非常强大的结构解释技术。在过去的二十年中，对分布函数(PDF)分析已经成为表征局部有序物质(即纳米结构或非晶材料)的一种成熟技术，传统的X射线衍射对其提出了挑战。全散射方法，如PDF技术，允许在不存在长程有序的情况下测定材料的结构——这是传统粉末X射线衍射的限制，在这种方法中，所有单元中的结构被平均。这在评估可能存在微小纳米结构或非晶材料的系统时尤其重要，例如在海洋考古木材中。
在这里，研究者将基于同步加速器的计算机断层扫描全散射方法应用于玛丽罗斯龙骨木上，提供了不同长度和浓度尺度的多种嵌入物种的有价值的位置分辨结构信息。研究者在木材中发现了5纳米的硫化锌纳米颗粒，推测是在海底厌氧条件下进行硫能量循环的细菌沉积物。鉴定表明，这些物质应是木材移到有氧环境时发生酸侵蚀的前体。这些见解，不仅为下一代保护策略提供了信息，也为以前治疗方法的有效性和不可预见的问题提供了信息。
图1 玛丽玫瑰木样品，BSE和EDS分析。
图2 玛丽玫瑰木样品的ctPDF分析。
图3 从PDF拟合结果得出的位置分解。
在此，研究者证明了ctPDF是一种强大的技术，可用于识别存在于玛丽玫瑰木材中的多晶、非晶和纳米材料的结构。研究者已经从一个高度复杂、异质性的考古样本中，确定了精确的晶体学信息。这些结果将对未来的保护工作产生重大影响：这些关于木材中存在的化合物的结构和位置的详细信息将允许我们设计针对目标和去除降解产物的处理方法(例如，从聚乙二醇分解中)，以及载体(如硫化铁基的纳米结构)在氧化形成有害的酸之前。ctPDF在玛丽玫瑰木材样品中的应用演示，和绘制嵌入木材中的材料结构，揭示了目前为止保护人员无法获得的其他相的存在，并开辟了将这些相同的技术应用于19,000件已恢复的文物的可能性，以确定特定材料的退化过程，并为进一步的保护策略提供信息。
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