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新的研究表明，從植物或昆蟲中提取顏料並製造固體染料所需的化學技能和知識可以追溯到大約4000年前的古埃及。之前的分析僅證實此類技術可追溯到公元前1200年左右。
顏料分析幾十年來一直是識別和研究藝術品的重要方法。彩色材料的化學特徵可以詳細講述一件藝術品何時、何地、如何製作，有時甚至是由誰製作的。
但是，遺蹟越古老，通常剩下的顏色碎片就越少。而且，有機染料——例如那些從植物和昆蟲中提取的染料——與從最古老的礦物基顏料中提取的無機顏色相比，需要更大的樣品進行分析。紐約市大都會藝術博物館（Met）的科學家馬可·萊奧納說，從繪畫或雕塑中取大量的顏料樣本進行分析是“絕對不可能的”；這樣做會破壞太多的作品。因此，直到現在，許多古代作品都將其秘密鎖在天然顏料中。
但是，透過改進一種經過驗證的基於雷射的微量分析技術，大都會藝術博物館科學研究部負責人萊奧納已經能夠分析極其古老的文化產品中無價的顏料碎片，而不會損害其完整性。
該過程——表面增強共振拉曼散射 (SERRS) 的一種變體——使用銀奈米粒子來吸收微量的染料分子。這樣做克服了過去阻止對化合物進行研究的兩個主要障礙：銀奈米粒子增強了對原本稀釋的染料的讀取；它們還可以防止原本具有熒光性的物質在雷射照射時反射過多的光。
這些發現今天線上發表在《美國國家科學院院刊》上，揭示了各種天然染料的一些最古老的已知用途，包括在皮革埃及箭筒殘餘物（公元前 2124 年至 1981 年）上發現了茜草（紅色、植物基）染料——被認為是此類顏料使用的最早例子。
這些結果是透過分析微觀樣品獲得的，其中一些樣品寬度小於 25 微米。萊奧納說：“我們對它能與……[如此小]的樣品一起工作感到驚訝。”他指出，使用以前可用的方法，“我們將不得不移除可見的塊狀物。”
萊奧納清楚地認識到，除了傳統礦物基顏料外，研究有機染料的重要性。 他在談到染料的進步時說：“它們與主要工業、商業和技術相對應。” 有機顏料也可以用於識別偽造品和匹配類似的藝術品。
新的分析還有助於證實從南亞到歐洲的非本地染料的貿易。儘管文獻記載公元 1222 年已經使用了紅色昆蟲基染料蟲膠，但尚未在早期歐洲藝術品中發現。然而，在分析了公元 1150 年至 1200 年的法國奧弗涅的《莊嚴的聖母與聖子》（摩根聖母像）後，萊奧納發現它含有這種染料，這種染料很可能從印度經北非傳入。
他和研究團隊將繼續測試博物館藏品中更古老的物品（他說，在那裡“ [新] 技術幾乎已成為常規”），以檢視這些有機染料的最早日期是否可以進一步推後。 但他也渴望將這項技術應用於更現代的作品。 他說，隨著 19 世紀有機化學的爆發，所有天然染料都被人造染料所取代，人造染料很快就被授予專利。 顏料的這種具體日期資訊將幫助學者確定藝術品的年代，並“瞭解全球商業”，跟蹤這些化合物在全球範圍內的傳播。
萊奧納說，這些知識也將為藝術產業帶來新的力量。 “通過了解其中的成分，我們更有機會儲存它們。”