（1） （1）文物微量有机物分析检测技术研究
物质成分的分析检测在科技考古和文物保护领域中都占有极其重要的地位，是一项不可或缺的基础性工作。在国家文物局的资助下，本实验室针对历史久远的“泥、土、灰”，研究鉴别微量天然有机物成分的检测技术，包括化学法和免疫法等高灵敏高特异性技术。检测对象包括古建筑灰浆中淀粉、糖、油脂、血料、蛋白等的分析检测，壁画或彩绘颜料有机胶结物的分析检测，以及文物本体中各类有机成分（也包括无机成分）的分析检测和鉴定等。
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（2）典型保护材料功能和失效规律研究
为了延长文物的寿命，人们已经采用了许多修复保护措施，包括各个历史时期进行的一系列传统修复，以及现代多种新材料的加固。这些保护材料在延长文物寿命方面发挥了积极作用。但是随着时间的推移，有些材料已经开始劣化，逐渐尚失作用；有些材料已开始分解，甚至在加速文物的破坏；有些材料尽管目前还安然无恙，但总有失效的一天。研究修复保护材料的性能和失效规律已经成为需要解决的基础科学问题。在国家973课题的资助下，本实验室针对脆弱性硅酸盐质文物，如古代壁画、陶质彩绘、石质文物等，研究已用典型保护材料介入文物本体后的物理化学性质变化机理和劣化规律，探讨材料的相容性和保护性破坏的原因，以及老化材料清除、保护材料配方优化、工艺改进等技术和方法。
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（3）传统胶凝材料的科学性和科学化研究
文物保护传统工艺的传承、研究和科学化是我国文化遗产保护科技工作重的重要内容之一，传统工艺不仅属于应当保护的非物质文化遗产，而且许多传统技艺在文物保护修复中发挥着重要的作用。在国家科技支撑计划课题的资助下，本实验室针对砖、石质文物保护急需的传统工艺和材料，特别是古建筑胶凝材料（传统三合土和灰浆等）采用文献调研、实地取样分析、匠人走访等方式，搜寻配方、了解制备和使用工艺。在此基础上采用现代科技手段，从分子水平和微结构上揭示传统粘接胶凝材料的科学原理，研究基于传统材科学化的适合于濒危砖、石质文物保护所需要的粘接加固材料。
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（4）分子生物学技术在文物保护和考古学中的应用研究
文物是人类文明发展历史进程的重要记录，但无时无刻不受到微生物的劣化破坏，同时用于文物保护的各种材料也受到微生物的侵蚀。近年来，有关微生物对古代壁画、石刻、土遗址、以及古建筑等文物及保护材料的危害逐渐受到关注。在国家“973”项目课题的资助下，本实验室采用现代分子生物学技术对一些重要文物遗迹及所用保护材料进行微生物病害的群落结构分析，分离并确定微生物病害的优势菌种，从分子水平上解读微生物破坏机理，为文物保护材料的选择及微生物防治提供理论依据。
另一方面，本实验室运用分子生物学技术对出土的古代动植物样本进行DNA提取、PCR扩增、TA克隆及测序，为研究人类起源及迁徙、动物驯化及进化、古代农业起源和早期社会文明发展等重大考古学问题提供证据。
（5）古代遗存的科技考古研究
利用现代检测技术分析古代遗存，取得丰富的“潜”信息，再结合考古学的方法，探索人类发展的历史。主要依托本实验室对古代遗存的各种材质的化学构成、微结构、微量成分含量等的检测技术，分析和探索古人生活和生产活动中，特别是衣、食、住、行等方面技术发展的历史，例如各类建筑材料发展史、传统制造技艺进展史等。
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（6）石质文物表面清洗技术研究
我国是世界上石质文物遗存最多的国家之一，包括岩画、石窟、石雕、石塔、经幢、石桥、牌坊、石碑、摩崖题刻等,由于年代久远，各种自然或人为因素使文物表面产生了各种病害，如表面生物繁殖、泛碱、黑垢、烟熏、铁锈等，其中一些病害会加速文物的风化并影响文物艺术价值的展现。在国家科技支撑计划课题的资助下，本实验室开展了石质文物表面有害污物清除技术研究。研究内容有污垢的形成机理、危害程度、以及相关无损清除技术。
