有关核磁共振的开创性研究揭示了古罗马木构建筑的秘密。

这一非破坏性技术帮助科学家们分析了罗马码头的水下木材，从而有助于我们了解历史上的建筑工艺，同时也为考古文物的保存开辟了新途径。

古代木材分析

在最近的一项研究中，研究人员利用先进的核磁共振（NMR）方法，分析了罗马帝国的稀有木结构，据估计这些木结构已有大约1700年的历史。虽然核磁共振最为人所知的应用是在医院的核磁共振成像扫描中创建人体详细图像，但它也被证明是揭示古代文物秘密的有力工具。其应用范围正迅速扩展到众多科学领域。

这些木材样本取自古罗马港口码头的木桩，这些木桩是在2004年开始的意大利那不勒斯新地铁线路挖掘过程中发现的。这一发现意义重大，导致地铁线路改道，如今该线路在这些考古珍宝下方通行。该地铁线路计划于2024年夏季开通，但现场的发现为了解罗马帝国海上基础设施提供了极具魅力的线索。

保存技术与核磁共振波谱法

奥卢大学的研究员奥托·曼尼宁表示：“能发现古代木质有机结构已属罕见，因为木质结构通常会随时间流逝而腐朽，除非处于潮湿环境中。此次非凡的发现得益于蓄水层，它使码头结构得以保存数世纪之久。”

核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy）基于射频辐射，因此它完全不会损害目标物体。医院中的医学磁共振成像（MRI）就是核磁共振波谱的一个广为人知的应用。该技术利用原子核的磁性来获得物质结构和性质的精确信息。

在检查具有考古价值的样本或待修复的绘画等时，核磁共振测量的无创性也尤为重要。许多其他方法可能会损坏样本，例如X射线或光学显微镜检测，这通常还需要对样本进行切片，而在处理脆弱多孔的水下木乃伊遗骸时，切片是一个具有破坏性和挑战性的过程。如果将木乃伊遗骸移至空气中，激活的分解者可能会破坏样本，或者样本可能会腐烂。在这项新的研究中，在历经数个世纪的相似条件下保存了木材样本。

探究木材腐朽及其结构分析

近期这项研究旨在探究木材在水中的表现及存活状态，重建腐朽引起的变化，并对考古木材遗迹的结构及变化进行全面分析。该研究首次结合了四种不同的核磁共振（NMR）技术：弛豫测量法、显微成像法、扩散测量法和低温孔隙测定法。该研究对比了云杉、栗树和枫树的考古样本与同种新鲜木材。

“结构保存方面的知识至关重要。它有助于找到新方法，以确保具有考古价值的遗产能够得以留存，泽被后世，”曼基宁（Mankinen）说，“今后，需要以更多的针叶树和阔叶树样本为基础，对这一方法加以完善。样本会因树木的年龄、样本类型和在树干上的位置而截然不同。当前木样与古木样之间的差异需要仔细解读。”

“宝贵的样本已在奥卢大学进行了分析，因为我们长期的研究课题之一就是木材材料的分析。最可行的办法是携带核磁共振设备到历史遗迹现场，因为遗迹往往太过脆弱，无法移动，”曼基宁说。这一新发现也将促进便携式核磁共振仪器的开发。

核磁共振技术的应用拓展与潜力

当曼基宁开始他的研究时，他对物理和核磁共振（NMR）研究的多样性感到惊讶。“这些方法被用于非常有趣的研究中，我以前不知道我会参与考古研究。”下一项研究已经在进行中，这次的研究对象是意大利布拉恰诺湖中的史前居民遗留下来的、历史长达7500年的更古老的木制文物。

近年来，核磁共振（NMR）技术变得越来越快速、越来越灵敏，且朝着仪器越来越小型的方向发展。便携式核磁共振仪器的价格也变得更加便宜。

广泛的应用与未来研究

如2024年12月奥卢大学的一篇博士论文所示，核磁共振波谱法在环境与大气监测、电池材料、生态混凝土、矿井水和催化剂以及生物化学等多个领域的实际应用中，有着很高的期望值和很有前景的研究成果。

该研究是与罗马萨皮恩扎大学的研究人员合作进行的，并于2024年10月发表在《物理化学化学物理》杂志上。