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新的研究表明，从植物或昆虫中提取颜料并制造固体染料所需的化学技能和知识可以追溯到大约4000年前的古埃及。之前的分析仅证实此类技术可追溯到公元前1200年左右。
颜料分析几十年来一直是识别和研究艺术品的重要方法。彩色材料的化学特征可以详细讲述一件艺术品何时、何地、如何制作，有时甚至是由谁制作的。
但是，遗迹越古老，通常剩下的颜色碎片就越少。而且，有机染料——例如那些从植物和昆虫中提取的染料——与从最古老的矿物基颜料中提取的无机颜色相比，需要更大的样品进行分析。纽约市大都会艺术博物馆（Met）的科学家马可·莱奥纳说，从绘画或雕塑中取大量的颜料样本进行分析是“绝对不可能的”；这样做会破坏太多的作品。因此，直到现在，许多古代作品都将其秘密锁在天然颜料中。
但是，通过改进一种经过验证的基于激光的微量分析技术，大都会艺术博物馆科学研究部负责人莱奥纳已经能够分析极其古老的文化产品中无价的颜料碎片，而不会损害其完整性。
该过程——表面增强共振拉曼散射 (SERRS) 的一种变体——使用银纳米粒子来吸收微量的染料分子。这样做克服了过去阻止对化合物进行研究的两个主要障碍：银纳米粒子增强了对原本稀释的染料的读取；它们还可以防止原本具有荧光性的物质在激光照射时反射过多的光。
这些发现今天在线发表在《美国国家科学院院刊》上，揭示了各种天然染料的一些最古老的已知用途，包括在皮革埃及箭筒残余物（公元前 2124 年至 1981 年）上发现了茜草（红色、植物基）染料——被认为是此类颜料使用的最早例子。
这些结果是通过分析微观样品获得的，其中一些样品宽度小于 25 微米。莱奥纳说：“我们对它能与……[如此小]的样品一起工作感到惊讶。”他指出，使用以前可用的方法，“我们将不得不移除可见的块状物。”
莱奥纳清楚地认识到，除了传统矿物基颜料外，研究有机染料的重要性。 他在谈到染料的进步时说：“它们与主要工业、商业和技术相对应。” 有机颜料也可以用于识别伪造品和匹配类似的艺术品。
新的分析还有助于证实从南亚到欧洲的非本地染料的贸易。尽管文献记载公元 1222 年已经使用了红色昆虫基染料虫胶，但尚未在早期欧洲艺术品中发现。然而，在分析了公元 1150 年至 1200 年的法国奥弗涅的《庄严的圣母与圣子》（摩根圣母像）后，莱奥纳发现它含有这种染料，这种染料很可能从印度经北非传入。
他和研究团队将继续测试博物馆藏品中更古老的物品（他说，在那里“ [新] 技术几乎已成为常规”），以查看这些有机染料的最早日期是否可以进一步推后。 但他也渴望将这项技术应用于更现代的作品。 他说，随着 19 世纪有机化学的爆发，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专利。 颜料的这种具体日期信息将帮助学者确定艺术品的年代，并“了解全球商业”，跟踪这些化合物在全球范围内的传播。
莱奥纳说，这些知识也将为艺术产业带来新的力量。 “通过了解其中的成分，我们更有机会保存它们。”