應(yīng)用案例分享

上篇我們了解到，利用拉曼光譜可以確定巴黎圣母院大教堂在火災(zāi)中屋頂結(jié)構(gòu)燃燒時達(dá)到的最高溫度，這對于安全高效地完成重建工作非常重要。此外课兄，科學(xué)家們還分析了法國南部布呂尼屈厄洞穴 (Bruniquel caves) 中的燒焦物遺跡牍氛，以揭示它們的前身是動物還是植物。

考古學(xué)家利用拉曼光譜研究燒焦物遺跡

考古學(xué)家通過研究燒焦物遺跡來了解史前人類的生活烟阐。在探尋早期火馴化痕跡的研究中搬俊，燒焦物可證明火的蹤跡。燒焦物是有機(jī)物發(fā)生熱解產(chǎn)生的固體殘留物蜒茄。它可能是木炭唉擂，也可能是烤焦的肉或脂肪。通過分析這些殘留物可以揭示考古遺址的古代居住者使用的燃料類型和飲食習(xí)慣扩淀。

顯微拉曼光譜技術(shù)非常適合對燒焦物進(jìn)行考古研究楔敌。它對碳化合物的芳香環(huán)納米結(jié)構(gòu)非常靈敏，同時又不具破壞性驻谆。拉曼分析只需要幾微克的樣本卵凑，但空間分辨率優(yōu)于1 μm。

拉曼光譜能否區(qū)分木炭和骨炭胜臊？

拉曼光譜在表征史前爐膛或火爐中的碳化殘留物方面很有前景淋话。即使風(fēng)化改變了燒焦物的有機(jī)物前身的特征形態(tài)，但仍可確定它是植物源還是動物源筝便。

D. Deldicque和他的同事們開發(fā)了一種方法性里，可區(qū)分植物源或動物源風(fēng)化炭。他們發(fā)現(xiàn)匆力，在風(fēng)化木炭(植物源)的拉曼光譜中谨冷，1,700 cm^?1處的羰基譜帶強(qiáng)度更高。而在動物源風(fēng)化燒焦物的拉曼光譜中龟些，同一譜帶的強(qiáng)度則弱很多档葱。此外，動物源風(fēng)化燒焦物拉曼光譜的H_D/H_G比率通常高于風(fēng)化木炭棘扯。通過繪制1,700 cm^?1處譜帶強(qiáng)度隨H_D/H_G高度比的變化關(guān)系凸脚，他們可以將木炭和動物燒焦物的拉曼光譜區(qū)分開。

17.65萬年前尼安德特人在布呂尼屈厄洞穴建造的環(huán)形巖洞結(jié)構(gòu)遺址肤币。

然后裂更，他們將這種方法應(yīng)用于布呂尼屈厄洞穴的爐膛中的兩塊風(fēng)化燒焦物上。布呂尼屈厄洞穴是一處耐人尋味的舊石器時代考古遺址夏哭。這些洞穴因由斷裂石筍組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)而聞名检柬。這些結(jié)構(gòu)距今約17.6萬年，經(jīng)證明是由早期尼安德特人建造的精致建筑竖配。

布呂尼屈厄洞穴的兩種非晶燒焦物都是模糊的球狀形態(tài)厕吉，沒有任何明顯的植物或骨骼結(jié)構(gòu)。利用這些樣本的拉曼光譜械念，他們繪制了i₁₇₀₀/i_G比率與H_D/H_G比率的函數(shù)關(guān)系圖头朱。從圖中可以看出，第1種非晶燒焦物是動物炭龄减，第2種非晶燒焦物是植物炭项钮，也就是所謂的玻璃化炭。

在布呂尼屈厄洞穴的火爐中發(fā)現(xiàn)的非晶燒焦物希停。由于具體形態(tài)已經(jīng)丟失烁巫，因此很難明顯地識別它們的前身是什么，既可能是玻璃化木炭宠能，也可能是燒焦的脂肪或肉亚隙。(a) 第1種非晶燒焦物；(b) 第2種非晶燒焦物棵薛。

(a)第1種非晶燒焦物的拉曼光譜掰砌。(b) 第2種非晶燒焦物的拉曼光譜。(c) 拉曼參數(shù)圖抗该，第1種非晶燒焦物被歸為動物類学岔，第2種非晶燒焦物被歸為植物類。(d,e) 分別為第1種和第2種非晶燒焦物的能量散射譜庙曹。

為了驗證這一結(jié)果师赂，他們使用掃描電子顯微鏡和X射線能量散射譜儀 (SEM-EDS) 對這兩種非晶燒焦物進(jìn)行了分析。第1種非晶燒焦物的EDS分析結(jié)果顯示其中含有磷班痹、鈣和硫镶悟，這證實它是一種動物碳。第2種非晶燒焦物的EDS分析結(jié)果顯示其中含有鈣和鎂蔚抖，這證實它的前身是一種植物辙哪。通過這種方法，利用拉曼光譜可以區(qū)分動物源和植物源的燒焦物遺跡砚凳。即使特征形態(tài)隨著時間推移已經(jīng)消失初祠，但本質(zhì)也不會改變。

拉曼光譜是研究高度碳化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的理想方法鳄橘。未來声离，拉曼測量還可揭示更多人類歷史。

上篇回顧：用拉曼光譜對燒焦物進(jìn)行考古研究（上）

往期相關(guān)內(nèi)容

拉曼光譜揭秘巨石陣

拉曼光譜技術(shù)助力碳減排的實現(xiàn)(上)

拉曼光譜技術(shù)助力碳減排的實現(xiàn)（下）

（Raman Team 雷尼紹Renishaw）

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)瘫怜，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享术徊，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議鲸湃。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布赠涮、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺暗挑，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)笋除。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻斜友、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題垃它，請第一時間告知鲜屏，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益国拇！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn洛史。