Change of fluorescence in ambers according to artificial aging

Ambers are composed of polymer molecules which contain aromatic moieties such as benzene, naphthalene, phenanthrene and anthracene. They emit fluorescence when irradiated with ultraviolet light, which was used for confirming an amber. The fluorescence of amber, however, tends to decrease as the surface of amber is weathered with light, heat, oxygen for a long time. In this study, the reliability of confirming amber with its fluorescence by measuring the changes of fluorescence after artificial aging. Aging factors were UV light (${\lambda}$=340 nm), oxygen with heat (100%, $90^{\circ}C$) and heat ($90^{\circ}C$) and aging time was for 5, 15, 30 and 60 days, respectively. In the excitation and emission spectra of amber, the intensity decreased and the maximal wavelength was shifted to longer wavelength with artificial aging time. Especially, there was a drastic decrease in the intensity of spectra to 1.7% of initial value after 60 days aging under oxygen with heat. Only in Colombian amber there showed an increase of fluorescence intensity for a certain aging time, which could be explained by the production of aromatic ring in the presence of light and heat. Conclusively, the fluorescence can be lessened by the natural weathering with light, heat and oxygen and it is not accurate to recognize amber just with UV irradiation method.

인공열화에 따른 호박(amber)의 형광특성 변화

호박은 benzene, naphthalene, phenanthrene, anthracene과 같은 aromatic ring을 포함하는 화합물로 구성되어 있어 자외선 조사 시 형광을 나타낸다. 하지만, 공기, 열, 빛 등에 노출되어 자연적인 열화과정을 거치면서 표면이 풍화되고 그에 따라 형광특성이 약해지는 경향이 있다. 본 연구에서는 인공적인 열화를 실시하고 형광의 변화를 관찰하여 형광현상을 이용한 호박 확인방법의 유효성을 평가하고자 하였다. 열화인자는 자외선(${\lambda}$=340 nm), 산소(100%, $90^{\circ}C$), 열($90^{\circ}C$)이고, 열화기간은 5, 15, 30, 60일로 하여 열화를 실시하였다. 자외선 조사에 따른 형광스펙트럼에서는 세 가지 인자에 대해 시간이 경과하면서 형광의 세기가 감소하고 형광의 파장은 장파장으로 이동하였다. 특히, 산소 분위기에서 열화된 호박에서는 60일이 경과한 후 형광의 세기가 초기값의 1.7%로 급격하게 감소하였다. 다만, Colombian호박의 경우 열화 후 일정시간까지 형광의 세기가 증가하고 있어 열, UV등의 인자가 오히려 aromatic ring을 생성하면서 호박화를 촉진하는 것으로 판단된다. 결론적으로, 열, 빛, 산소 등이 존재하는 자연 상태에서 호박의 형광이 약화됨을 확인할 수 있었고, 호박유물 조사에서 호박의 확인을 형광 관찰에만 의존하기는 어려운 것으로 판단된다.