在纽约市国际摄影中心剧院般的黑暗中，来自19世纪中期新英格兰波士顿婆罗门家族的黑白幽灵从玻璃和红木框架后面凝视着。这些是阿尔伯特·桑兹·索思沃思和约西亚·约翰逊·霍斯的作品，他们是达盖尔银版摄影术（第一种实用的摄影形式）的伦勃朗。一位穿着白色丝绸绉纱的端庄新娘摆弄着她的丝带；严厉而傲慢的政治家丹尼尔·韦伯斯特从他的眉毛后怒视着。“年轻的美国”展览于2005年开幕，其150年前的图像捕捉了美国偶像，当时这个国家正从青春期过渡到世界强国。《纽约时报》在其评论中热情洋溢地写道：“每张照片都像心情戒指中的宝石一样在墙上闪耀。”
然而，在展出一个月后，银版装裱的图像开始退化。白点覆盖了一位身穿及地长裙的女性肖像的一半。废奴主义者亨利·英格索尔·鲍迪奇的图像上形成了虹彩光晕。其他图像起泡。在为期两个半月的展览结束时，有25张达盖尔银版照片遭到损坏，其中5张损坏严重。
这种突如其来的衰败在达盖尔银版摄影术的小世界中引起了恐慌。与摄影不同，一张底片可以制作多张照片，每张达盖尔银版照片都是独一无二的。一旦图像褪色，它将永远消失。这些正在消失的图像表明，任何达盖尔银版照片都可能自发地崩解。收藏家担心他们会失去价值百万美元的藏品。文物保护人员担心这些通往19世纪的窗口可能会变得模糊不清。
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当时，艺术品修复人员和达盖尔银版照片专家不知道可能发生了什么。尽管大多数图像都在纽约州罗切斯特市乔治·伊斯曼故居国际摄影电影博物馆的黑暗储物柜中度过了它们的生命，但偶尔的过去展览似乎并没有造成任何损害。这一次，展示图像的行为本身似乎也在破坏它们。伊斯曼故居决定将其达盖尔银版照片撤下展出。纽约市大都会艺术博物馆现在只展出一张，但用幕帘遮盖着。耶鲁大学英国艺术中心原本计划举办一次达盖尔银版照片大型展览，也将其推迟，直到文物保护人员找到一种安全的方式将其展出。
这项工作落到了拉尔夫·维根特身上，他是伊斯曼故居的文物保护人员，曾为“年轻的美国”展览设计了照明和展柜。维根特是一位友善的人，头发蓬乱，有着工匠般的好奇心，他发现自己面临着超出其文物保护专业知识范围的化学问题。“我从事文物保护工作近30年了，这个物体与众不同，”他说。“它的全部意义在于一两个分子层。”由于达盖尔银版照片银表面的复杂物理特性，这场危机需要一次不太可能的合作。
维根特需要与物理学家合作。在他们探寻理解褪色图像的过程中，他和他的合作伙伴将揭示纳米尺度上令人惊讶的新分子效应。通过这样做，这项拥有150年历史的技术的意外遗迹或许可以启发未来的工程学。
固定的图像
尼古拉斯·比格洛是罗切斯特大学物理系的负责人，该大学就在伊斯曼故居附近。他听说了最初的展览，并在2009年邀请维根特在罗切斯特举行的一次物理学会议上谈论他的独特问题。比格洛通常研究玻色-爱因斯坦凝聚态，即接近绝对零度的原子云——一种难以想象的条件下的抽象量子态。然而，他被维根特的演讲迷住了，并主动提供帮助，解释说他想帮助“对人类生活方面产生影响的事情”。
比格洛认为，达盖尔银版照片改变了我们看待世界的方式。路易-雅克-芒戴·达盖尔是一位巴黎艺术家和表演家，在花费十年时间寻找将图像固定在银版上的方法后，于1839年推出了这种媒介。据说有一天，他不小心打碎了一支温度计，漫不经心地把它放在一个装有银版的柜子里。第二天，他发现水银蒸气不知何故使图像永久保存下来。达盖尔发现了图像制作的化学原理。“真正发生的是自组装纳米结构，”比格洛说。“不管他是否有意，他都在进行纳米工程。”
比格洛和维根特必须重建达盖尔偶然发现（并且一直没有意识到）的纳米工程，但要做到这一点，他们首先必须进行一些宏观工程。在二月一个异常温暖的日子里，维根特、比格洛和罗切斯特大学的显微镜学家布莱恩·麦金太尔跪在物理系的地板上，用锤子的把手戳着电子显微镜的内部。真空腔上的气闸有点不稳定，需要敲击几下。当它启动时，计算机显示了腔室内一个厘米长的银色矩形，这是维根特在eBay上花了60美元买到的一张达盖尔银版照片的一部分，并将其切割成正方形。它的表面是半张脸，一个眼睛阴影的男人。“我知道我把这位先生切开了。我为此承担责任，”维根特告诉我。
放大32倍，这个男人的脸开始看起来像一张19世纪的地图——他头发附近的腐蚀像一片海洋油污，水泡像一个群岛。放大20000倍，银表面沿着抛光的纹理看起来呈脊状。亮点，例如男人眼睛的白色部分，显示出隐藏的纳米结构，类似于微小的白色卵状簇——均匀的银汞晶体，其分布决定了图像的白色和灰色。
制作达盖尔银版照片需要三个步骤。首先，艺术家将银暴露在碘或溴的蒸气中，这两种都是称为卤素的高活性元素。蒸气与银结合，形成均匀的光敏银卤化物表面。当摄影师曝光底片时，光子会击落卤化物并留下纯银。图像黑暗的地方，银卤化物仍然存在。接下来，艺术家将底片暴露于水银蒸气中。水银原子与纯银结合，形成银汞晶体。最后一步，艺术家用硫代硫酸钠（胶片摄影师称之为“海波”）清洗底片，去除底片表面的卤素，留下一个点缀着银汞晶体的纯银表面。裸露的银反射回黑色，银汞晶体将光线折射为白色，从而产生一种怪异的效果——主体在银镜般的表面后面散发出光芒。
由于银的高度活性，达盖尔银版照片一直受到污损的困扰。因此，肖像制作者会立即将底片密封在玻璃盒中以保护它们。这种方法似乎有效了150年，直到“年轻的美国”展览表明它们容易受到光线的单独影响。
亮点
维根特和比格洛正与大都会艺术博物馆的文物保护人员一起研究这个问题，他们发现在图像腐蚀性白点中发现了氯的痕迹。由于底片最初暴露在波士顿的咸空气中，氯化物已经渗透到底片中。氯是一种卤素，与碘类似，会与银发生反应。展览中聚焦在达盖尔银版照片上的聚光灯会重新曝光底片，并产生氯化银晶体，这些晶体会使原始图像变得模糊。
然而，海风并非唯一的罪魁祸首。维根特和现任布法罗州立大学艺术品保护系主任帕特里克·拉文斯发现，达盖尔银版照片的完整性也受到底片表面之下的破坏。维根特的团队与柯达公司的研究人员合作，使用聚焦离子束在样品达盖尔银版照片的表面上打了一个30微米长的矩形。然后，他们检查了横截面中的层。令他们惊讶的是，他们在表面下方看到了300纳米宽的空隙——一个恰好在图像下方运行的隧道网络。
该团队认为，这种光致版本是由一种称为柯肯达尔效应的现象造成的，这种效应通常发生在合金金属中。当两种不同的金属以不同的速率熔合在一起时，它们的界面处会形成小的空隙或缺陷。达盖尔银版照片的空隙一定是在它们首次曝光时形成的，当时银汞晶体从底片表面下方吸取银。
这些空隙可以解释为什么展览中的一些达盖尔银版照片显示出损坏。在150年的时间里，氯或其他污染物可能已经渗入这些空隙。当照片展出时，光线可能引发了氯和银之间的表面下反应，导致图像从下方长出斑点。
然而，从积极的方面来看，该团队的发现可能有助于其他行业。许多研究人员正在寻求生产均匀的空心颗粒，例如用于药物输送。比格洛认为，如果他们学会如何控制柯肯达尔效应在金属颗粒中创建一个单一的均匀孔，那么这种技术可能被用于工程化药物纳米胶囊。
封闭的盒子
维根特无法扭转已经造成的损害，但他可以利用他所学的知识来保护索思沃思和霍斯系列中剩余的图像。在他的伊斯曼故居实验室里，他用铝和派热克斯玻璃制造了原型框架，框架上有一个阀门，可以将底片密封在氩气环境中。氩气是一种惰性气体，可以保护达盖尔银版照片免受空气中的氧气和污染物的侵害，这些污染物可能会在银表面引起反应。他说，通过使用现成的材料，他已设法将每个氩气盒的成本降至50美元。
他目前正在为博物馆的整个索思沃思和霍斯系列制作氩气盒。尽管如此，这并不一定意味着它们将重新展出。“我不知道我是否会说，好吧，让我们这样做吧，”他说。维根特在过去的七年中一直在分析和列举世界（从光子到真菌）破坏达盖尔银版照片脆弱表面的方式，因此可以理解他的胆怯：“我要说的是，达盖尔银版照片，无论是在存储中还是在展览中，都应该放在氩气环境中。”
博物馆参观者可能没有意识到文物保护人员永远不会忘记的事情——每一件文物，无论是油漆、石头还是银，都有其寿命。即使在原始的博物馆条件下，图像也会褪色，石头会破裂，银纳米颗粒会松动。文物保护人员无法永远保存它们。“博物馆的两大支柱是保护和开放，”维根特说。很少有像现在这样直接对立的情况。