物理技术为我们提供了对美国早期货币史的难得一睹。本杰明·富兰克林经常因发明双光眼镜和避雷针而闻名。 然而，圣母大学的研究人员认为，他还应该因其创新的赚钱方式而闻名。根据《美国国家科学院院刊》最近发表的一项研究，富兰克林在其职业生涯中使用研究人员认为高度原创的技术为美洲殖民地印制了近 2,500,000 张钞票。
圣母大学的研究人员发现了本杰明·富兰克林在殖民地印钞中的创新防伪技术，揭示了他使用独特的颜料和材料来防止伪造。 图/芭芭拉约翰斯顿/圣母大学
该研究小组由物理和天文学系副研究教授哈恰图尔·马努基扬（Khachatur Manukyan）领导，在过去七年里分析了近 600 份殖民时期的笔记，这些笔记是赫斯堡图书馆开发的大量笔记的一部分。 图书馆的善本和特藏。 这些殖民时期的纸币跨越了 80 年的历史，包括由富兰克林印刷店和其他印刷商网络印刷的纸币，以及一系列假币。
马努基扬解释说，为新兴的殖民地货币体系印钞的努力对富兰克林来说很重要，不仅作为印钞员，而且作为政治家。
“本杰明·富兰克林认为，殖民地的财政独立对于其政治独立是必要的。 运往英属美洲殖民地的大部分银币和金币很快就被耗尽，用来支付从国外进口的制成品，导致殖民地没有足够的货币供应来扩大其经济，”马努基安说。
团队采用了尖端的光谱和成像仪器，比以往任何时候都更仔细地观察使本杰明·富兰克林的钞票与众不同且难以复制的墨水、纸张和纤维。 图片来源：Barbara Johnston / 圣母大学
然而，印制纸币的过程中需要留心一个主要问题：假币。 当富兰克林于 1728 年开设印刷厂时，纸币还是一个相对较新的概念。 与黄金和白银不同，纸币缺乏内在价值，意味着它经常面临贬值的风险。 殖民时期没有标准化的钞票，给造假者留下了以假乱真的机会。 作为回应，富兰克林努力嵌入一套安全功能，使他的钞票与众不同。
“为了保持纸币的可靠性，富兰克林必须领先于造假者一步，”马努基扬说。 “但是我们知道他记录这些印刷决定和方法的账本已经消失在历史之中。 利用物理技术，我们已经能够部分恢复该记录所显示的部分内容。”
Manukyan 和他的团队采用了位于核科学实验室和圣母大学四个研究核心设施中的尖端光谱和成像仪器：环境科学与技术中心、综合成像设施、材料表征设施和分子结构设施。 这些工具使他们能够比以往更仔细地观察使富兰克林的钞票与众不同且难以复制的墨水、纸张和纤维。
他们发现的最显着的特征之一是富兰克林的颜料。 马努基扬和他的团队确定了圣母院殖民地笔记收藏中每件物品所使用的化学元素。 他们发现，假钞的钙和磷含量特别高，但这些元素在真钞中只存在微量。
他们的分析显示，尽管富兰克林在大多数印刷中使用（并出售）“灯黑”（一种通过燃烧植物油产生的颜料），但富兰克林印刷的货币使用了一种由岩石中发现的石墨制成的特殊黑色染料。 这种颜料也不同于由烧焦的骨头制成的“骨黑”，后者受到造假者和富兰克林印刷厂网络之外的人的青睐。
哈恰图尔·马努基扬。 图片来源：Barbara Johnston / 圣母大学
富兰克林的另一项创新在于论文本身。 在纸浆中加入细小纤维的发明，让纸币中的彩色曲线可见，这通常被认为是造纸商泽纳斯·马歇尔·克兰 (Zenas Marshall Crane) 的发明，他于 1844 年引入了这种做法。但马努基扬和他的团队发现了证据，表明富兰克林在纸浆中加入了彩色丝绸。 他的论文要早得多。
研究小组还发现，富兰克林网络打印的纸币由于添加了一种他们认为是白云母的半透明材料而具有独特的外观。 研究小组确定富兰克林开始在他的论文中添加白云母，并且论文中白云母晶体的尺寸随着时间的推移而增加。 研究小组推测，富兰克林最初开始添加白云母是为了使印刷的纸币更耐用，但当事实证明它有助于威慑造假者时，他继续添加它。
马努基扬说，物理实验室使用稀有和档案材料是不寻常的，这带来了特殊的挑战。
“很少有科学家对研究此类材料感兴趣。 在某些情况下，这些法案是独一无二的。 必须极其小心地处理它们，并且不能损坏它们。 这些限制会让许多物理学家放弃这样的项目，”他说。
但对他来说，该项目证明了跨学科工作的价值。“我们很幸运，这个项目的学生研究人员对物理学以及历史和艺术保护都感兴趣。 核心研究设施以及善本和特藏团队是令人难以置信的研究合作伙伴。 如果没有不同寻常的跨学科合作，我们的发现就不可能实现。”