在紐約市國際攝影中心劇院般的黑暗中，來自19世紀中期新英格蘭波士頓婆羅門家族的黑白幽靈從玻璃和紅木框架後面凝視著。這些是阿爾伯特·桑茲·索思沃思和約西亞·約翰遜·霍斯的作品，他們是達蓋爾銀版攝影術（第一種實用的攝影形式）的倫勃朗。一位穿著白色絲綢縐紗的端莊新娘擺弄著她的絲帶；嚴厲而傲慢的政治家丹尼爾·韋伯斯特從他的眉毛後怒視著。“年輕的美國”展覽於2005年開幕，其150年前的影像捕捉了美國偶像，當時這個國家正從青春期過渡到世界強國。《紐約時報》在其評論中熱情洋溢地寫道：“每張照片都像心情戒指中的寶石一樣在牆上閃耀。”
然而，在展出一個月後，銀版裝裱的影像開始退化。白點覆蓋了一位身穿及地長裙的女性肖像的一半。廢奴主義者亨利·英格索爾·鮑迪奇的影像上形成了虹彩光暈。其他影像起泡。在為期兩個半月的展覽結束時，有25張達蓋爾銀版照片遭到損壞，其中5張損壞嚴重。
這種突如其來的衰敗在達蓋爾銀版攝影術的小世界中引起了恐慌。與攝影不同，一張底片可以製作多張照片，每張達蓋爾銀版照片都是獨一無二的。一旦影像褪色，它將永遠消失。這些正在消失的影像表明，任何達蓋爾銀版照片都可能自發地崩解。收藏家擔心他們會失去價值百萬美元的藏品。文物保護人員擔心這些通往19世紀的視窗可能會變得模糊不清。
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當時，藝術品修復人員和達蓋爾銀版照片專家不知道可能發生了什麼。儘管大多數影像都在紐約州羅切斯特市喬治·伊斯曼故居國際攝影電影博物館的黑暗儲物櫃中度過了它們的生命，但偶爾的過去展覽似乎並沒有造成任何損害。這一次，展示影像的行為本身似乎也在破壞它們。伊斯曼故居決定將其達蓋爾銀版照片撤下展出。紐約市大都會藝術博物館現在只展出一張，但用幕簾遮蓋著。耶魯大學英國藝術中心原本計劃舉辦一次達蓋爾銀版照片大型展覽，也將其推遲，直到文物保護人員找到一種安全的方式將其展出。
這項工作落到了拉爾夫·維根特身上，他是伊斯曼故居的文物保護人員，曾為“年輕的美國”展覽設計了照明和展櫃。維根特是一位友善的人，頭髮蓬亂，有著工匠般的好奇心，他發現自己面臨著超出其文物保護專業知識範圍的化學問題。“我從事文物保護工作近30年了，這個物體與眾不同，”他說。“它的全部意義在於一兩個分子層。”由於達蓋爾銀版照片銀表面的複雜物理特性，這場危機需要一次不太可能的合作。
維根特需要與物理學家合作。在他們探尋理解褪色影像的過程中，他和他的合作伙伴將揭示奈米尺度上令人驚訝的新分子效應。透過這樣做，這項擁有150年曆史的技術的意外遺蹟或許可以啟發未來的工程學。
固定的影像
尼古拉斯·比格洛是羅切斯特大學物理系的負責人，該大學就在伊斯曼故居附近。他聽說了最初的展覽，並在2009年邀請維根特在羅切斯特舉行的一次物理學會議上談論他的獨特問題。比格洛通常研究玻色-愛因斯坦凝聚態，即接近絕對零度的原子雲——一種難以想象的條件下的抽象量子態。然而，他被維根特的演講迷住了，並主動提供幫助，解釋說他想幫助“對人類生活方面產生影響的事情”。
比格洛認為，達蓋爾銀版照片改變了我們看待世界的方式。路易-雅克-芒戴·達蓋爾是一位巴黎藝術家和表演家，在花費十年時間尋找將影像固定在銀版上的方法後，於1839年推出了這種媒介。據說有一天，他不小心打碎了一支溫度計，漫不經心地把它放在一個裝有銀版的櫃子裡。第二天，他發現水銀蒸氣不知何故使影像永久儲存下來。達蓋爾發現了影像製作的化學原理。“真正發生的是自組裝奈米結構，”比格洛說。“不管他是否有意，他都在進行奈米工程。”
比格洛和維根特必須重建達蓋爾偶然發現（並且一直沒有意識到）的奈米工程，但要做到這一點，他們首先必須進行一些宏觀工程。在二月一個異常溫暖的日子裡，維根特、比格洛和羅切斯特大學的顯微鏡學家布萊恩·麥金太爾跪在物理系的地板上，用錘子的把手戳著電子顯微鏡的內部。真空腔上的氣閘有點不穩定，需要敲擊幾下。當它啟動時，計算機顯示了腔室內一個釐米長的銀色矩形，這是維根特在eBay上花了60美元買到的一張達蓋爾銀版照片的一部分，並將其切割成正方形。它的表面是半張臉，一個眼睛陰影的男人。“我知道我把這位先生切開了。我為此承擔責任，”維根特告訴我。
放大32倍，這個男人的臉開始看起來像一張19世紀的地圖——他頭髮附近的腐蝕像一片海洋油汙，水泡像一個群島。放大20000倍，銀表面沿著拋光的紋理看起來呈脊狀。亮點，例如男人眼睛的白色部分，顯示出隱藏的奈米結構，類似於微小的白色卵狀簇——均勻的銀汞晶體，其分佈決定了影像的白色和灰色。
製作達蓋爾銀版照片需要三個步驟。首先，藝術家將銀暴露在碘或溴的蒸氣中，這兩種都是稱為鹵素的高活性元素。蒸氣與銀結合，形成均勻的光敏銀鹵化物表面。當攝影師曝光底片時，光子會擊落鹵化物並留下純銀。影像黑暗的地方，銀鹵化物仍然存在。接下來，藝術家將底片暴露於水銀蒸氣中。水銀原子與純銀結合，形成銀汞晶體。最後一步，藝術家用硫代硫酸鈉（膠片攝影師稱之為“海波”）清洗底片，去除底片表面的鹵素，留下一個點綴著銀汞晶體的純銀表面。裸露的銀反射回黑色，銀汞晶體將光線折射為白色，從而產生一種怪異的效果——主體在銀鏡般的表面後面散發出光芒。
由於銀的高度活性，達蓋爾銀版照片一直受到汙損的困擾。因此，肖像製作者會立即將底片密封在玻璃盒中以保護它們。這種方法似乎有效了150年，直到“年輕的美國”展覽表明它們容易受到光線的單獨影響。
亮點
維根特和比格洛正與大都會藝術博物館的文物保護人員一起研究這個問題，他們發現在影像腐蝕性白點中發現了氯的痕跡。由於底片最初暴露在波士頓的鹹空氣中，氯化物已經滲透到底片中。氯是一種鹵素，與碘類似，會與銀髮生反應。展覽中聚焦在達蓋爾銀版照片上的聚光燈會重新曝光底片，併產生氯化銀晶體，這些晶體會使原始影像變得模糊。
然而，海風並非唯一的罪魁禍首。維根特和現任布法羅州立大學藝術品保護系主任帕特里克·拉文斯發現，達蓋爾銀版照片的完整性也受到底片表面之下的破壞。維根特的團隊與柯達公司的研究人員合作，使用聚焦離子束在樣品達蓋爾銀版照片的表面上打了一個30微米長的矩形。然後，他們檢查了橫截面中的層。令他們驚訝的是，他們在表面下方看到了300奈米寬的空隙——一個恰好在影像下方執行的隧道網路。
該團隊認為，這種光致版本是由一種稱為柯肯達爾效應的現象造成的，這種效應通常發生在合金金屬中。當兩種不同的金屬以不同的速率熔合在一起時，它們的介面處會形成小的空隙或缺陷。達蓋爾銀版照片的空隙一定是在它們首次曝光時形成的，當時銀汞晶體從底片表面下方吸取銀。
這些空隙可以解釋為什麼展覽中的一些達蓋爾銀版照片顯示出損壞。在150年的時間裡，氯或其他汙染物可能已經滲入這些空隙。當照片展出時，光線可能引發了氯和銀之間的表面下反應，導致影像從下方長出斑點。
然而，從積極的方面來看，該團隊的發現可能有助於其他行業。許多研究人員正在尋求生產均勻的空心顆粒，例如用於藥物輸送。比格洛認為，如果他們學會如何控制柯肯達爾效應在金屬顆粒中建立一個單一的均勻孔，那麼這種技術可能被用於工程化藥物奈米膠囊。
封閉的盒子
維根特無法扭轉已經造成的損害，但他可以利用他所學的知識來保護索思沃思和霍斯系列中剩餘的影像。在他的伊斯曼故居實驗室裡，他用鋁和派熱克斯玻璃製造了原型框架，框架上有一個閥門，可以將底片密封在氬氣環境中。氬氣是一種惰性氣體，可以保護達蓋爾銀版照片免受空氣中的氧氣和汙染物的侵害，這些汙染物可能會在銀表面引起反應。他說，透過使用現成的材料，他已設法將每個氬氣盒的成本降至50美元。
他目前正在為博物館的整個索思沃思和霍斯系列製作氬氣盒。儘管如此，這並不一定意味著它們將重新展出。“我不知道我是否會說，好吧，讓我們這樣做吧，”他說。維根特在過去的七年中一直在分析和列舉世界（從光子到真菌）破壞達蓋爾銀版照片脆弱表面的方式，因此可以理解他的膽怯：“我要說的是，達蓋爾銀版照片，無論是在儲存中還是在展覽中，都應該放在氬氣環境中。”
博物館參觀者可能沒有意識到文物保護人員永遠不會忘記的事情——每一件文物，無論是油漆、石頭還是銀，都有其壽命。即使在原始的博物館條件下，影像也會褪色，石頭會破裂，銀奈米顆粒會鬆動。文物保護人員無法永遠儲存它們。“博物館的兩大支柱是保護和開放，”維根特說。很少有像現在這樣直接對立的情況。