在考古和古生物学的研究中,独特的矿物的工件,如石器,骨骼标本,和化石往往还需要专门的非侵入性的详细分析。原子力显微镜(AFM)的分析方法,可以提供一种非侵入式的、非破坏性、纳米表征等考古和古生物样品。
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AFM在1980年代后期的发展给科学家一个强大的高分辨率分析技术,迅速成为一个主要方法在材料科学、半导体工业、生命科学、和许多其他的研究领域。亚博老虎机网登录
在纳米尺度上的非侵入性的分析
技术非侵入性和非破坏性,使样品的表面形貌的测量跟踪样品表面附有ultra-sharp调查软弹簧状悬臂。调查方法样品表面时,弱相互作用,如范德华和静电力量,探针与样品之间的发生。
悬臂式运动产生的扰动是记录和转换成样品表面的三维表示。此外,AFM可以检测探针的反应样品的粘弹性性质。
AFM的主要优势之一是能够操作并提供三维信息与sub-nanometre空间分辨率(空气或液体)环境条件下没有任何染色或其他样品的修改。这很大程度上是有益的在分析生物或其他同样脆弱的和微妙的标本。
Microwear痕迹阐明前人的方式制作和使用工具
在过去的二十年里,非侵入性的本质AFM技术吸引了考古研究社区。在考古研究,AFM可以提供定量的信息当研究考古的microwear抛光工件在亚微米范围内。
重要的是,不像其他微观和纳米技术,如扫描电子显微镜(SEM)、AFM可以提供定量粗糙度分析没有溅射涂层或铸造一个复制的微妙的工件。AFM使科学家们能够获得高空间分辨率图像与光学干涉法或激光扫描共焦显微镜相比,技术通常用于定量分析的石头工具和其他矿化构件。
几个研究小组成功地采用AFM定量microwear分析旧石器时代的石器和燧石。的定量研究工具表面的表面粗糙度和形态,研究人员得出结论,根据使用的工具(无论是用来切肉、木材、骨头、或其他)microwear波兰可以表现出非常独特的形态和表面粗糙度相比,一个未使用的控制区域的工具。这些信息是至关重要的在评估可能使用的工具和他们的进化发展。
纳米级特征的植物和单细胞的化石
亚微米尺度特征的化石古生物学研究证明了AFM的多功能性。
这项技术使一个国际研究小组的研究人员Ludwig-Maximilians-Universitat在慕尼黑,德国,和阿拉巴马大学和加州大学洛杉矶分校,在美国,分析organic-walled前寒武纪化石的精细结构,如微观sphaeromorph acritarchs(小organic-walled微化石)和浮游单细胞原生生物囊肿(休眠阶段的微小的单细胞生物)permineralized大约6.5亿年前在哈萨克斯坦南部Chichkan形成。
详细的AFM观察显示,200年的化石墙由堆数组nm-sized角多环芳香干酪根的血小板。在另一项研究中,研究人员将化石细胞壁AFM扫描电镜获得的数据获得的纳米结构相同的样本。
结果表明,在SEM和AFM显示类似的特性,提供更高的分辨率AFM和三维信息的组织干酪根细胞壁,multi-lamellar组成的非晶碳薄膜组成的层厚度在10和20 nm。
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借助AFM技术,其他几个研究小组确定晶体结构化石的生物海洋方解石和霰石珊瑚、贝壳和海藻。详细信息提供的AFM nanotexture,这些生物矿物的分布、定位、和形状。
这项技术也被用于描述高维管植物的化石标本,如化石细胞质charcoalified松树球果。第一次,科学家们能够观察亚细胞的特性,比如化石nucleus-like地区,小颗粒在细胞质中,不同的细胞器的膜,与那些活植物细胞。
图书馆的直接成像材料退化亚博网站下载
罗马大学的一个研究小组表明AFM技术可能是不可或缺的在评估保护纸和纸一样的工件的状态。科学家们能够区分纸表面纤维素纤维保存完好的纸,已经经历了一些退化过程。
这种细微的差别通常是很难衡量与其他分析技术或需要检测破坏性技术的应用程序。进一步,可以确定材料的存在除了纤维素纤维和纤维,如灰尘和微生物,从而允许识别的过程影响纸标本的保存。亚博网站下载这样的应用程序突出图书馆的早期发现潜在的AFM材料恶化和更好的保护文化遗产的研究。
越来越多采用AFM,尤其是当结合其他微观(光学、SEM)和光谱技术(拉曼光谱),可以作出宝贵的贡献对更好的理解历史和考古和古生物演化的样品,和有机质的地球化学成熟和保存基于样品表面形态和物理性质。
引用和进一步阅读
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