تكبير Corr et al. 2018
في عام 1545 ، تم تجديده حديثًا لتحمل عددًا أكبر من الثقيل مدفع ، أبحرت السفينة الحربية ماري روز في معركة ضد الفرنسية أسطول شمال جزيرة وايت. النقاش حول ما حدث المقبل لا يزال ساخنا ، ولكن النسخة الأكثر قبولا هو أن الوزن الإضافي للمدافع جعل ماري روز الجلوس ما يقرب من متر أقل في الماء من قبل. عندما قدمت السفينة منعطف حاد – أو ربما عندما اشتعلت الرياح العاتية – سكب الماء في المطارات المفتوحة ، وإغراق السفينة. الشباك في مكانها على سطح السفينة ، يعني لصد الحدود العدو ، انتهى به الأمر محاصرة أكثر من 500 البحارة على متن السفينة بينما سقطت السفينة.
قضت ماري روز ، والعديد من أعضاء طاقمها ، الـ 437 التالية سنوات الحصول على دفن تحت عدة أمتار من الطمي في أسفل سولنت ، المضيق شمال جزيرة وايت. ساعد هذا الطمي الحفاظ على حوالي 40 في المئة من بدنها وحوالي 19000 قطعة أثرية وقطع من الأخشاب ، والتي تعافى علماء الآثار في عام 1982. هذا حظ لا يصدق لحطام سفينة عمرها 500 عام ، خاصة واحدة أهمية تاريخيا مثل ماري روز ، ولكن تغمرها المياه لا يزال حطام سفينة حربية جائزة هنري الثامن يواجه تهديدًا.
الأكل بعيدا على الخشب
بعض البكتيريا البحرية التي تتحرك عندما تغرق سفينة على الكبريت وإطلاق مركب يسمى كبريتيد الهيدروجين. وعندما تجهيزات الحديد ، والمدافع ، وغيرها من القطع الأثرية تآكل ، فإنها تطلق الأيونات التي تتفاعل مع كبريتيد الهيدروجين لإنتاج كبريتيد الحديد. لا يهم هذا كثيرًا في بيئة بدون الكثير من الأكسجين – و ليس هناك الكثير في عدة أمتار من الطمي في أسفل سولنت ، على سبيل المثال. ولكن عندما تتعرض للهواء مرة أخرى ، الحديد تتفاعل الكبريتيد مع الأكسجين لإنتاج أملاح الكبريتات والكبريتيك حمض ، والتي تأكل بعيدا في الأخشاب الهشة بالفعل والتحف حيث الخشب في اتصال مع الحديد.
تكبير / هذه الأملاح كبريتات هي علامة على أن حمض التآكل يمكن أن يكون إتلاف الخشب.كور وآخرون 2018
للمساعدة في الحفاظ على الخشب المليء بالمياه بشكل سيء ، أدوات التحف الفنية استخدام مركب يسمى البولي ايثيلين غليكول (PEG لأصدقائه) ل تعبئة وتقوية خلايا الخشب ، والتي تمنع الخشب من تقلص ، تزييفها ، وتكسير لأنها تجف. بدأت ماري روز علاج PEG في عام 1994 ، وأخيراً تم غلق رذاذ النقع للسماح للسفينة بأن تجف في عام 2013. عندما يصبح الحمض مشكلة حقيقية.
“من خلال تعريض الأخشاب للبث ، فقد خاطرنا بالترويج لـ أكسدة الكبريت الموجودة في الخشب ، “جامعة غلاسكو قالت كيمياء المواد متناهية الصغر سيرينا كور لأرس تكنيكا. كانت مشكلة مقلقة لإليانور شوفيلد ، رئيس قسم الحفظ في ماري روز ترست ، ولكن ، على كوب من النبيذ مع كور ، وجدت الحل المحتمل.
سبق أن عمل كور مع الجسيمات النانوية المغناطيسية الموجهة إلى وجهة دقيقة عن طريق المجالات المغناطيسية ، للتصوير الطبي وتسليم المخدرات المستهدفة. هي وشوفيلد فكرتا بنفس الطريقة يمكن أن تعمل الطريقة للحصول على الحديد من ماري روز التحف الخشبية والخشب. عندما يتم إغلاق رذاذ PEG في عام 2013 ، أرسل المحافظون عينات من الخشب إلى Diamond Light Source UK إلى يتم رصدها باستخدام التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية. هذا سيسمح الباحثون قياس المركبات التي كانت موجودة ومتى شكلت في مناطق مختلفة من الخشب كما جفت.
زيادة مبدئية في كمية الكبريت المؤكسد لوحظ على سطح الخشب وتطور أكثر في أخبر كور آرس تكنيكا. هذه قياسات مفصلة ساعد كور وفريقها تصميم جسيمات متناهية الصغر ل مهمة.
الحصول على الحديد خارج
جوهر كل جسيم هو مركب يسمى المغنتيت ، والذي في قطع أكبر بكثير هو خام الحديد الملغوم عادة. معظم المغناطيسية المواد لديها حقولهم المغناطيسية الخاصة مع قطبية الخاصة بهم. ولكن على هذا النطاق الصغير – كل جسيم حوالي 10nm عبر – تتأثر الحقول المغناطيسية للجسيمات بسهولة بالخارج واحد ، مما يجعل من الأسهل تطبيق مجال مغناطيسي على المواد و توجيه الجزيئات حيث تريد منهم أن يذهبوا.
للحفظ ، كل جسيم لا بد لجزيئات البورفيرين ، والذي بدوره سوف يرتبط بتحرير أيونات الحديد في الخشب ، اصطيادهم قبل أن يتفاعلوا لتشكيل حمض ضار. أن مغلفة الحزمة بأكملها في البوليمر الذي يستجيب للتغيرات في درجة الحرارة؛ في حوالي 22 درجة مئوية ، مركب هلام سميك. مع انخفاض طفيف في درجة الحرارة ، يصبح البوليمر السائل ، والتي ينقع في الخشب ويحمل الجسيمات النانوية معها. يمكن للمحافظين استخدام الحقول المغناطيسية لتوجيه المركب إلى المساحة الصحيحة للخشب ثم اسحبه مرة أخرى مع الأسير أيونات الحديد في السحب. وعندما تتم العملية برمتها ، يمكنهم التسخين مركب لهلام وقشره من سطح الخشب.
Enlarge/ يوضح هذا الرسم التخطيطي كيفية امتصاص مركب النانو الخشب ، وإزالة جزيئات الحديد ، وتتسرب مرة أخرى. 2018
قام سكوفيلد وكور وزملاؤه باختبار مركب النانو على عينات من البلوط الطازج ، التي غارقة أولاً في كبريتات الحديد ، ويقولون أنه أزال كل الحديد تقريبًا دون الإضرار wood.
“مع البورفيرين ، كنا نحصل على حوالي 85 في المئة من الحديد من الحل ، وكان ذلك في غضون حوالي 10 ساعات. أنا أعتقد إذا كنا قد ذهبنا لفترة أطول ، فربما كان بإمكاننا اتخاذ المزيد قال شوفيلد خلال عرض تقديمي في الآونة الأخيرة الاجتماع الوطني السادس والعشرون للأميركيين الجمعية الكيميائية. وهذه علامة جيدة جدًا على العمل المقبل الخشب غارقة في الماء منذ قرون من غرق السفينة ، لأن الخشب التي غمرتها المياه لعدة قرون لديها أكثر انفتاحا ، والتي يسهل اختراقها هيكل من شأنه أن يجعل الأمر أسهل بالنسبة لل nanocomposite ل نقع وتسرب طريقها داخل وخارج.
قريباً ، سيكون للمركب النانوي فرصة لإثبات نفسه عينات أساسية مأخوذة من بدن ماري روز – معظمها نفس العينات ، في الواقع ، ذهب ذلك إلى مصدر الضوء الماسي لمساعدة الباحثين فهم ما حدث للخشب لأنه يجف بعد الربط علاج او معاملة. إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسوف يشعر المحافظون بالثقة بما فيه الكفاية لاستخدام nanocomposite على أجزاء من بدن السفينة و التحف الخشبية الأخرى حيث يرون علامات تآكل الحديد.
العلاج بقعة
لكن ماري روز لن تغتسل في الاستحمام المغناطيسي نانوكومبوسيت الطريقة التي كانت تستحم في PEG. “نحن نتصور ذلك يمكن استخدام هذه المركبات النانوية المغناطيسية كعلاج للبقعة ماري روز بدن لإزالة أيونات الحديد “، وقال كور آرس.
سوف تحدث التفاعلات الكيميائية التي تنتج الحمض في مناطق مختلفة في أوقات مختلفة ، لذلك سوف يقوم المحافظون بمراقبتها السفينة والتحف للمشاكل ثم تطبيق المغناطيسي nanocomposite حسب الحاجة. وإذا سارت الأمور على ما يرام ، و Schofield Corr تريد تجربة طريقة مماثلة للمواد العضوية الأخرى من حطام السفينة ، مثل الجلود والمنسوجات (القطع الأثرية المستخرجة من قاع البحر وتشمل قطع من المخمل ، والإبحار ، وغيرها من الأقمشة).
“بمجرد أن نظهر أن التكنولوجيا يمكن أن تعمل ، يمكننا بعد ذلك تكييفها قاله شوفيلد. “واحد من أكبر مشاكل بالنسبة لنا مع كل شيء هذه التحف كانت تمرغ ونقع في مياه البحر لسنوات وسنوات و سنوات. هناك كل أنواع الأشياء هناك ، لذلك بمجرد أن نحصل على العمل التكنولوجيا ، يمكننا بعد ذلك محاولة وإلقاء نظرة على وكلاء مختلفة ل عزل الجزيئات “.
