엑스레이를 통해 물총새의 깃털 구조가 전례 없이 자세하게 드러났습니다.

해면질 나노구조

노스웨스턴 팀은 화학 및 나노 구조에 대한 배경 지식이 있고 이러한 전문 지식을 문화 유산 연구와 결합하는 데 관심이 있는 박사후 연구원 Madeline Meier를 통해 천추 개체의 물총새 깃털을 조사하기 시작했습니다. 첫 번째 단계는 청나라 병풍과 패널, 기타 재료에 깃털이 사용된 새의 종을 식별하는 것이었습니다. 연구자들은 맨 위 층을 조심스럽게 긁어내고 밑에 있는 나노구조를 더 잘 관찰하기 위해 주사전자현미경으로 깃털의 이미지를 촬영했습니다. 초분광 이미징을 통해 화면의 다양한 영역이 빛을 흡수하고 반사하는 방식이 밝혀졌습니다.

팀은 또한 시카고 필드 박물관과 센터의 파트너십을 활용하여 스크린 깃털을 박물관의 방대한 박제 조류 종 컬렉션과 비교했습니다. 스크린과 패널에는 일반 물총새와 검은머리 물총새, 청둥오리(녹색 색조를 추가하는 데 사용됨)의 깃털이 포함되어 있습니다. 마지막으로 X선 형광과 푸리에 변환 적외선 분광학을 통해 금도금, 안료, 접착제 및 기타 재료에 사용되는 다양한 화학 물질의 지도를 만들 수 있었습니다.

가장 최근에 이 연구실은 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory)와 협력하여 싱크로트론 방사선을 사용하여 물총새 깃털의 나노구조를 더욱 잘 관찰했습니다. 싱크로트론 방사선은 입자 가속기 내에서 생성되는 초고강도 X선의 얇은 빔이라는 점에서 기존 X선과 다릅니다. 전자는 선형 가속기(linac)로 발사되고 작은 싱크로트론에서 속도 향상을 얻은 다음 저장 링에 주입되어 거의 광속에 가까운 속도로 움직입니다. 일련의 자석이 전자를 구부리고 집중시키며, 그 과정에서 X선을 방출하여 빔 라인 아래로 집중될 수 있습니다.

이는 일반적으로 사용되는 파장이 짧을수록(그리고 빛의 에너지가 높을수록) 이미지화 및/또는 분석할 수 있는 세부 사항이 더 세밀해지기 때문에 비침습적 이미징에 이상적입니다. 이는 물총새 깃털이 박힌 청나라 머리 장식과 같이 깨지기 쉬운 고고학 유물을 손상시키지 않고 이미징하는 데 널리 사용되는 기술이 되었습니다. 이 경우, 이미지를 통해 깃털의 미세한 융기 부분에는 빛을 반사하고 산란시키는 반정렬된 다공성 스폰지 모양이 있어 깃털에 찬란한 색상을 부여한다는 사실이 밝혀졌습니다.

공동저자인 마리아 코코리(Maria Kokkori)는 “중국 시와 예술에서 오랫동안 존경받아온 물총새 깃털은 놀라운 광학적 특성을 가지고 있습니다.”라고 말했습니다. “우리의 발견은 역사적 자료에 대한 이해를 향상시킬 뿐만 아니라 예술적, 과학적 혁신과 지속 가능한 재료의 미래에 대한 우리의 생각을 바꿔 놓았습니다.”