“埃及蓝”：史上第一种合成颜料如今归来，显现指纹、点亮细胞

在埃及博物馆的一间展厅里，一位参观者在一具彩绘木棺或一块古代壁画残片前驻足，被一抹历经数千年仍然鲜亮的蓝色吸引。他凑近一些，读了读小小的说明牌，然后走向下一件展品。他多半不知道，这种蓝既不是取自宝石，也不是取自植物，而是在埃及的窑炉里烧制出来的；他更不知道，远方大学里的科学家们今天正在显微镜下追寻它的秘密。

科学家把这种材料称为“埃及蓝”，其化学成分是硅酸铜钙。古埃及人把沙子、石灰和铜或铜矿石研磨混合，再放入窑炉加热，直到混合物熔结成一块蓝色物质，然后再把它磨成粉末，就得到了颜料。科学文献称它为人类制造的第一种合成颜料，也就是第一种并非现成存在于自然界、而是人类靠双手和知识创造出来的颜色。

至于这种颜料的年龄，各家资料略有出入：美国佐治亚大学的新闻稿称它约有五千年历史，而澳大利亚科廷大学则称它最早在公元前3200年之前就已被制造出来。无论确切数字是多少，可以肯定的是它至少有四千年历史；据同一份澳大利亚新闻稿，它一直使用到大约公元四世纪，此后其配方便从人们的记忆中消失了数百年。

说到这里，我们必须措辞谨慎。古埃及人并不知道什么叫“纳米”，也从未刻意追求科学家新近发现的这些特性。但毫不夸张地说，他们是史上第一批材料工程师：他们懂得，特定的原料按特定方式混合，只要火候达到合适的温度，就会产生特定的颜色，而且他们在数百年间稳定地重复着这一工艺。这本身就是科学，即便从未被写成公式。

现代篇章始于2013年2月。当时，佐治亚大学一支由研究员蒂娜·萨尔格罗（Tina Salguero）领导的团队在《美国化学会志》上发表了一项研究。团队发现，硅酸铜钙会分解成极薄的纳米片，薄到数千片并排才抵得上一根人类头发的宽度；这些纳米片还会发出肉眼看不见的近红外光，与遥控器和汽车钥匙所用的是同一类射线。

引起科学家注意的一个反差是：一种在墓室墙壁上挺过了数千年的材料，据《科学美国人》报道，在热水中搅拌就会轻易碎裂。研究人员甚至用普通喷墨打印机打印出了这些纳米片，这为“纳米墨水”的构想打开了大门：这种墨水在肉眼看来平平无奇，却会发出红外信号，用合适的设备就能探测到。

这种材料还有一项经济上的优势，其重要性不亚于物理特性。大多数能在红外波段发光的材料都依赖稀土元素，这些元素价格昂贵，而且在地理分布上极不均衡。埃及蓝则由钙、铜、硅和氧组成，都是廉价而丰富的元素，研究人员认为这具有潜在的经济和环境效益。

第一个走出实验室、进入现实世界的应用来自澳大利亚。2016年5月24日，科廷大学宣布了一项发表在《染料与颜料》期刊上的研究：西蒙·刘易斯（Simon Lewis）教授的团队用研磨后的埃及蓝粉末，在带有图案和反光的表面上显现潜在指纹，而传统粉末在这类表面上通常会失效；据有关该研究的报道，其中就包括聚合物钞票。侦查人员只需一个廉价的白光光源和一台经过简单改装的普通数码相机，就能捕捉到颜料在红外波段发出的光。

更大的飞跃出现在2020年。德国哥廷根大学的一支团队与加州大学河滨分校的合作者在《自然·通讯》上发表了一项研究。团队测得埃及蓝纳米片的发光波长约为910纳米；更重要的是，这种发光不会随着光照时间延长而衰减，这与罗丹明等常见有机染料在激光下迅速褪色形成了鲜明对比。实际意义在于，研究人员可以连续观察样本数小时，而标记不会熄灭。

团队把这些纳米片用作果蝇胚胎内部的精细探针，逐个追踪每颗微粒在细胞间隙中的运动，从中读取组织的力学特性；他们注意到，越靠近细胞核的微粒，活动范围越窄，研究人员将其解释为细胞核周围的介质更为致密。他们还用无针注射器将溶液渗入叶片，这是植物实验室的常规技术，把纳米片导入拟南芥的叶片，纳米片凭借其独特的信号依然清晰可见。所有这些都是用普通的低成本硅基相机拍摄的，而不是许多红外材料所需要的液氮冷却相机。

这为什么重要？因为近红外光在活体组织中的穿透力优于可见光，所以研究人员寄望于将它用于生物医学成像、用于防止文件伪造的防伪油墨，以及光通信设备。但出于诚实，我们必须说明：截至本文撰写之时，据我们所知，上述一切仍处于研究和实验室试验阶段，尚未转化为用于患者的医疗产品。

我们回到自豪感这个问题，因为这是一种有条件的自豪。准确的事实是：一项现代特性在一种古老材料中被发现了，而不是祖先有意在墙壁里藏了一个纳米秘密。真正值得自豪的是，古埃及人选对了原料，控制好了火候，把配方重复了成千上万次而结果始终如一，从而给世界留下了一种极其稳定的材料，稳定到二十一世纪的科学家在其中找到了他们在最先进实验室设计的材料里都找不到的东西。

于是问题又回到读者面前：今天的实验室与这份遗产之间的距离有多远？本文所依据的三项研究分别来自佐治亚、珀斯和哥廷根，后者与河滨合作完成。但埃及并非一片空白：大埃及博物馆文物修复中心木器实验室的修复师在2017年发表的一项研究中，利用埃及蓝在红外光下的发光，观测它在一具古埃及晚期（Late Period）彩绘木棺上的分布，哪怕其痕迹极其微弱或与其他颜料混合也不例外，这正是全世界都在追寻的那种特性的同一用途；埃及国家研究中心与国家住房与建筑研究中心的研究人员则在2023年制备出了纳米尺度的这种颜料，用于装饰性和防锈涂层。至于用纳米片进行生物成像或指纹检测，截至本文撰写之时，我们尚未找到任何已发表的埃及研究，这也许反映的是我们所能获取的资料有限，而不是实际情况的欠缺。原料还在这里：沙子、石灰和铜；我们大学里的化学和物理专业学生应该被告知，一种以他们国家命名的材料，仍然是一片大门未闭的开放研究领域。

当那位参观者下次再来到同一间展厅，站在同一抹蓝色前，也许他会用不同的眼光看待它：不仅仅是一种美丽的颜色，而是一位无名化学家的讯息。他调配出了史上第一种合成颜色，他的讯息至今仍以一种我们看不见的光，抵达他从未想象过会存在的实验室。