基于电化学阻抗谱的考古钱币非侵入性研究新方法：激光微孔与对称四电极系统的创新应用

针对考古铜币因绝缘锈层阻碍电接触而难以应用电化学阻抗谱(EIS)的难题，意大利研究团队开发了两种创新方案：结合激光微孔与碳纤维的微创三电极(3E)系统，以及完全非侵入的对称四电极(4E)系统。两种方法在保持文物完整性的同时获得高质量数据，为文化遗产保护提供了新工具。

　　

考古铜币表面覆盖的绝缘锈层(patina)一直是阻碍其科学分析的难题。传统电化学阻抗谱(EIS)技术需要建立电接触，而破坏性取样会不可逆地损伤文物。尤其对于小型钱币，既不能像大型雕像那样在隐蔽区域取样，又必须保持其观赏价值。这一矛盾长期制约着EIS在文化遗产领域的应用。

意大利研究团队在《Journal of Electroanalytical Chemistry》发表的研究中，创新性地提出了两种解决方案。第一种三电极(3E)系统采用激光烧蚀技术制作仅100μm深的微孔，配合碳纤维实现电接触；第二种对称四电极(4E)系统则完全避免样品制备，通过双凝胶电解质设计实现非侵入测量。

关键技术包括：1) 激光烧蚀制作微米级孔洞；2) 碳纤维束电接触技术；3) 凝胶电解质(G-PE)制备；4) 对称四电极EIS系统设计。研究对象为三枚意大利国家博物馆藏的罗马铜币(编号#1-#3)。

【Characterisation of laser-ablated micro-dig】
激光烧蚀在钱币#1表面制作的微孔经光学轮廓仪验证，深度<100μm且形状规整。碳纤维插入后实现稳定电接触，接触电阻仅1.5kΩ，满足EIS要求。

【Comparison of the experimental approaches】
3E系统测得阻抗谱呈现典型双容抗弧，高频区反映电极/电解质界面，低频区关联多孔介质扩散。4E系统数据与3E高度一致，验证了其可靠性。与传统两室EIS(TC-EIS)相比，新系统避免了电流路径干扰。

【Conclusions】
研究证实：1) 激光微孔技术实现"肉眼不可见"的微创取样；2) 对称4E设计首次实现考古钱币完全非侵入EIS检测；3) 低频区数据揭示锈层多孔结构中的扩散现象。两种方法均满足文化遗产保护的"可逆性"要求，为文物状态评估、腐蚀监测和保护策略制定提供了新范式。

该研究突破性地平衡了检测精度与文物保护的矛盾，其技术路线可推广至其他金属文物分析。特别是4E系统为脆弱文物开辟了零损伤研究路径，对完善文化遗产科学方法论具有里程碑意义。