如何推断青铜器的年代——固体微粒伏安法

　　对于金属质地的文物，完善的碳定年法并不用适用，那么我们该如何确定文物的年代呢？来自西班牙和葡萄牙的科学家们，在德国应用化学杂志上发表了基于固体微粒伏安法的电分析方法，向我们展示了一种新的技术，来推断铜器和青铜器的年代。该技术通过比较各种从文物上取下的腐蚀物实现，这些腐蚀物都是经过相当长的时间才形成的，而实验时用的几毫微克材料并不会对文物造成损害。

　　伏安法实验能够生成许多化合物的电流-电压特征曲线。为了推断含铜文物的年代，由瓦伦西亚大学的安东尼奥带领的团队检验了两种不同铜氧化物（黑铜矿和赤铜矿）的比率，并通过伏安曲线区分并量化两种氧化物。

　　暴露于空气的铜会在表面自然形成赤铜矿层（Cu2O）。这一层会随着时间推移逐渐转变为其他腐蚀物。由于含铜文物存在于轻微的腐蚀环境中，不与土壤和海洋空气接触，所以最初形成的赤铜矿（Cu2O）层表面逐渐变成黑铜矿层（CuO）。原因是，在含CO2的气氛中或者接触含钙材料时，赤铜矿与空气中的氧气反应优先形成黑铜矿。通过将X射线与扫描电子显微镜结合来检测铜质硬币，确认了赤铜和黑铜是同时存在的。

　　在电化学实验中，研究人员用石蜡浸渍石墨电极，并用石墨电极轻触文物表面。样品表面的几毫微克会粘到电极上，然后将其浸到含水电解质中。这样做对文物基本没有损害。铜的氧化物会使所得到的电流-电压曲线中存在特征峰。

　　黑铜和赤铜电流峰值的比率让研究人员尤为感兴趣。通过在各家搜集的一系列古币上进行实验，表明，随着腐蚀时间增加，比率增大。这些古币来自西班牙的瓦伦西亚和科萨蒂瓦史前博物馆（Prehistory Museums of València and Xàtiva），同时还对一些人工老化的铜质一欧分硬币进行了试验。研究人员使用这些硬币建立了校准曲线，并以此来推断文物的年代。

　　通过伏安法推断一个哈里发（Caliphal）时期的水罐和一个罗马时代的蒙泰福尔蒂诺（Montefortino）头盔的年龄分别是1050±80年和2150±150年。这一结果与考古结果十分吻合。