纳米材料的研究历程：中世纪时期就有了
纳米材料的研究历程：中世纪时期就有了虽然Zwischgold在中世纪经常被使用，但至今对这种材料知之甚少。来自瑞士保罗·谢勒研究所的物理学家本杰明·沃茨（Benjamin Watts）告诉记者：“所以我们想用3D技术来研究这些样本，这种技术可以看到非常细微的细节。”被研究的四个15世纪的样本包括一个来自祭坛的样本，这个祭坛原本位于瑞士瓦莱州Alp Leiggern的一个山区教堂，现在在瑞士国家博物馆(Landesmuseum Zürich)展出。这些都是事实，在公元5至15世纪这1000年，全世界皆处在这种科学不太发达，所以迷信横行，而人口大增，又使得大家急于拓展市场。（杂杂妹：那么，中世纪又有什么神奇之处呢？）最近，科学家在研究中世纪艺术品时，发现了一种“纳米材料”，Zwischgold(部分黄金)：它是一种由金顶层和银底层组成的超薄金属箔，用于给雕塑镀金。过去，人们只研究了该材料的2D横截面，但在一项新的研究中，研究人员
来源：世界风情画（ID：finkeeper）
作者：杂杂妹
提到中世纪您会想起什么？
（杂杂妹：肮脏的街道，奇葩的药方，日渐热络的航海冒险，不断发生的战争和瘟疫……）
这些都是事实，在公元5至15世纪这1000年，全世界皆处在这种科学不太发达，所以迷信横行，而人口大增，又使得大家急于拓展市场。
（杂杂妹：那么，中世纪又有什么神奇之处呢？）
最近，科学家在研究中世纪艺术品时，发现了一种“纳米材料”，Zwischgold(部分黄金)：它是一种由金顶层和银底层组成的超薄金属箔，用于给雕塑镀金。过去，人们只研究了该材料的2D横截面，但在一项新的研究中，研究人员首次能够创建Zwischgold的3D模型，揭示了它是如何组装的，以及为什么历史学家在修复中世纪艺术时可能会面临怎样的挑战。
被研究的四个15世纪的样本包括一个来自祭坛的样本，这个祭坛原本位于瑞士瓦莱州Alp Leiggern的一个山区教堂，现在在瑞士国家博物馆(Landesmuseum Zürich)展出。
虽然Zwischgold在中世纪经常被使用，但至今对这种材料知之甚少。来自瑞士保罗·谢勒研究所的物理学家本杰明·沃茨（Benjamin Watts）告诉记者：“所以我们想用3D技术来研究这些样本，这种技术可以看到非常细微的细节。”
为此，Watts和他的同事使用了一种复杂的显微镜成像技术体层摄影术它让X射线穿过材料样本，产生不同强度的阴影，称为衍射图案。
通过调整成像技术并结合不同的衍射图案，有可能揭示出百万分之一毫米大小的细节。研究人员将其描述为类似于一个“巨型数独谜题其中物体的整个图像随着每个附加图像而逐渐显现”。
扫描显示一层大约30纳米的金层，薄而均匀地覆盖在银基层上(一些最细的人类头发大约为50，000纳米)。相比之下，在同一项研究中进行的Zwischgold现代样品分析测量的厚度在48至82纳米范围内。
中世纪生产的不含银的纯金叶子大约有140纳米厚，所以Zwischgold的生产成本更低。
它的制作可能也很复杂，可能需要特殊的敲打工具和装有不同材料的袋子来插入箔片。研究人员认为，金和银在加工成单独的箔片之前会被锤打在一起。
对雕塑家和金匠来说，幸运的是，当晶体被压在一起时，金和银保持了统一的形态。这需要专家的专业知识——这不是任何人都能做的工作。以及一份极有可能被保密的工作。
这篇论文的第一作者，来自瑞士苏黎世大学的Wu Qing说，“很多人认为中世纪是‘黑暗时代’，恰恰相反：这不是黑暗时代，而是冶金和镀金技术非常发达的时期”。
作为这项研究的一部分，3D图像揭示了使用Zwischgold的一个缺点，尽管它相对便宜——混合物中的银移动迅速，即使在室温下，也可以在几天内覆盖黄金。随着银与空气中的水和硫接触，这反过来会导致腐蚀——腐蚀会将更多的银吸引到表面，随着时间的推移，材料最终看起来会变黑。解决办法是使用某种清漆防止银被氧化变黑，中世纪的工匠会使用树脂、胶水或其他类似的材料来完成这项工作。
然而，清漆在几个世纪后会失去效力，研究人员的调查还显示，随着时间的推移，腐蚀在一些样本的金属层下挖出了一个缺口。研究人员希望在不久的将来，他们可以开发一种特殊的材料来填补空白，修复艺术品。
“如果我们去除难看的腐蚀产物，清漆层也会脱落，我们将失去一切，”Wu说，"使用ptychographic断层摄影术，我们可以检查这种固结材料的性能。"
参考资料：1、Qing Wu ab Karolina Soppa Elisabeth Müller Julian Müller Michal Odstrcil Esther Hsiao Rho Tsai Andreas Späth Mirko Holler Manuel Guizar-Sicairos Benjamin Butz Rainer H. Fink和Benjamin Watts ：A modern look at a medieval bilayer metal leaf: nanotomography of Zwischgold（Sep.2022，Nanoscale）
