趣味研究：三千年前的罗马人如何染发？

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对于现代人来说，染发是件平常事

　　头发是人的第二张脸，拥有一头靓丽的头发已成为爱美人士的共同追求，古代人也是如此的。现代研究发现，早在三千年前，古希腊人和古罗马人就已经利用在纤维核心上形成黑色硫化铅的纳米晶体来染黑白色的头发和羊毛。

　　虽然最近几十年人们才关注材料在纳米尺度上不同寻常的性质，但是其实在很早之前就有人已经开始利用纳米技术了。

　　在古罗马时代就已经有了精美的纳米产品。如今大英博物馆陈列着一只名叫Lycurgus
Cup的神奇酒杯。这只公元四世纪罗马制造的酒杯能散射暗绿色的光，并能透过红色的光。研究表明是因为玻璃里面含有70%的金银合金颗粒。虽然当初罗马人并不是有意制备纳米颗粒，但是这相技术却被用来制造各种的有色玻璃。

　　早在三千年前，古埃及人及古罗马人就学会了用染料染发，中国古代也有类似的记载。中国古代早在公元150年就曾用羽扇头花、藏红花、茜草、指甲花和发汗菊等植物，经日光氧化后进行染发。其中指甲花和发汗菊两种流传至今仍被采用。

　　几千年来，矿物、油、石蜡或者脂肪以及水被用来制造化妆品。其中的成分大部分都是天然物品，也有一些成分是利用铅化学的重要技术合成的。早些时候对古代埃及化妆品进行的研究显示，在四千年前，合成的白色化合物已经被当作眼影来使用，这些化合物主要是铅化合物、角铅矿和羟氯铅矿。

古配方里有什么？

　　以前，人们使用指甲花来染发，但是在古希腊和古罗马时期，可能由于指甲花染料由于颜色范围有限、持续时间短等等原因，不能令人完全满意，当时的人们又研究发明了一些基于含铅化合物的染发配方，这在古文献中都有提及和记载，有些配方一直持续到了文艺复兴时期。

　　这些配方都是混合了氧化铝和氢氧化钙并加入少量的水形成一种膏状染料，用来染头发和羊毛。

　　著名的古希腊医学家盖伦曾留给后人一个染发的秘方。这个配方主要是针对天生的金色头发。研究人员根据盖伦的配方处理金色的头发，6—72小时后，金色头发的颜色逐渐加深变为了棕色，直至变为了黑色。这是什么原因呢？

染发原理

　　要想解开古配方的神奇之谜，不了解头发的原始结构是不行的。

　　头发的颜色怎么来的？通过显微镜观测的头发的不同颜色，会发现仅仅几个颗粒的黑色素就决定了整头头发的颜色。据介绍，在所有类型的头发中现在发现共有两种黑色素，它们在头发中的比例也有差别。这些黑色素使得头发有了不同的颜色——金色头发、棕色头发或红色头发。

　　黑色素颗粒的产生是黑素细胞的遗传因素决定——黑素细胞存在于毛球中，这些黑素细胞才是真正的颜色“工厂”。这些黑素细胞将黑色素分配到周围的细胞中，这些细胞叫角化细胞，角化细胞构成了头发的主要部分——毛干。

　　那么头发又是如何着色，即染发的呢？应该说头发染色是一系列化学反应的结果。

　　当进行持久性染发或者说是氧化上色时，产品中的氨水使头发纤维膨胀，这样着色和氧化剂就能轻松穿透发丝。

　　这些药剂将头发天然的黑色素去除（或者部分去除，或者全都去除），这样就把头发的颜色去掉了，然后再给头发染上新的颜色。当然，浅色的头发染成深色或黑色，只要遮盖就好，并不需要去处原有色素。

神奇的古配方

　　了解了头发的结构和染发的原理，还需要高科技的分析手段和和成像方法，才可以对古配方的神奇之处做出解释。

　　研究人员利用共聚焦显微镜、X—线荧光、X—线微衍射、高分辨率透射电子显微镜等工具进行了深入的分析和研究。

　　他们将头发处理6个小时后，使用电子显微镜观察其横断面，可以看到微小的铅成分积聚在皮质层和表皮层内。

　　进一步放大时，研究人员发现微纤维内聚集着硫化铅晶体。他们由此得出结论，颜色来自于微纤维以及微纤维之间的表皮层和皮质层内聚集着的5纳米大小硫化铅纳米晶体。

　　正常情况下，决定头发颜色的黄色或者棕色、黑色素大约为三百纳米，而硫化铅是如何使头发着色的呢？

　　事实上，制备而成的铅离子和硫离子在包含着微纤维的富含硫成分的基质中被原位释放出来，晶体的大小由于受到原来纤维间空间大小的影响，致使用于修补头发的角蛋白螺旋结构不会因此退变。