Laserbilleddannelse kunne tilbyde tidlig detektion af udsatte kunstværker

Der findes flere teknikker til at studere, hvilke pigmenter der blev brugt i et maleri, og hvor meget de er nedbrudt. Men de involverer typisk at skrabe en lille smule maling af med en skalpel for at analysere dens sammensætning. Den metode kan beskadige stykket og begrænser det område, der skal studeres, sagde Zhou.

"Det er lidt ligesom operation," tilføjede hun.

Indtast pumpe-probe mikroskopi. Den kan kigge ind i lag af maling og registrere kemiske ændringer, der markerer begyndelsen af ​​et pigments henfald, uden at tage tværsnit af det originale kunstværk.

Teknikken bruger ultrahurtige pulser af harmløst synligt eller nær-infrarødt lys, der varer mindre end en billiontedel af et sekund, og måler, hvordan de interagerer med pigmenter i malingen. De resulterende signaler kan bruges som kemiske fingeraftryk til at identificere, hvilke forbindelser der er til stede.

Ved at fokusere laserstrålen på forskellige steder og dybder i prøven, er forskerne i stand til at skabe 3D-kort over bestemte pigmenter og overvåge, hvad der sker i skalaer så små som en hundrededel af en millimeter.

Til den nye undersøgelse brugte forskerne pumpe-probe-mikroskopi til at analysere prøver af cadmiumgul maling udsat for en kunstig ældningsproces.

I et laboratorium på Dukes vestlige campus rørte Zhou prøver op af den berømte farve. Hun tog en flaske pulveriseret cadmiumsulfidpigment fra en hylde, blandede det med linolie og børstede det derefter på objektglas for at tørre.

Nogle prøver blev efterladt i et mørkt og tørt miljø, beskyttet mod fugt og lysskader. Men resten blev anbragt i et særligt kammer og udsat for lys og høj luftfugtighed - faktorer, der vides at forårsage kaos på ustabile farver.

Forskerne afbildede derefter malingprøverne ved hjælp af pumpe-probe-mikroskopi for at spore nedbrydningsforløbet i mikroskopisk skala.

Sammenlignet med kontrolprøver kom prøverne, der fik ældningsbehandlingen, ud til at se værre ud med hensyn til slid. Efter fire uger i ældningskammeret var de falmet til lysere gule nuancer.

Men selv før disse ændringer blev mærkbare, var der allerede tydelige tegn på forfald i pumpesondens data, sagde Zhou. Cadmiumsulfidsignalet begyndte at aftage allerede i uge 1 og faldt til sidst med mere end 80 % i uge 4.

Signaltabet er et resultat af kemiske ændringer i pigmenterne, sagde Zhou. Fugt udløser omdannelsen af ​​cadmiumsulfid, som er gult, til cadmiumsulfat, som er hvidt – hvilket resulterer i en hvidlig eller mat støbning.

Senior medforfattere Warren og Martin Fischer havde oprindeligt udviklet teknikken til at analysere pigmenter i menneskeligt væv, ikke kunstværker - for at inspicere hudmodermærker for tegn på kræft. Men så indså de, at den samme tilgang kunne bruges til kunstkonservering.

Der er en advarsel:Selvom teknikken opdager tidlige ændringer på en ikke-destruktiv måde, kan konservatorer ikke let genskabe den omfangsrige laseropsætning i deres egne museer. I fremtiden siger teamet, at det måske er muligt at udvikle en billigere, mere bærbar version, der kan bruges til at studere malerier, der er for sårbare eller store til at transportere og analysere uden for stedet.

Selvfølgelig kan et farvetab, der allerede er sket, ikke vendes. Men en dag kan kunstkonservatorer have et nyt værktøj til at opdage disse ændringer tidligere og tage skridt til at bremse eller stoppe processen i dens begyndelsesfaser.

Forskningen har potentielle anvendelser ud over kunstnernes pigmenter. At se på cadmiumgul nedbrydning i århundrede gamle malerier kan hjælpe forskere med bedre at forstå moderne materialer, der også er sårbare over for elementerne, såsom cadmiumsulfid, der bruges i solceller, sagde Warren.

Flere oplysninger: Yue Zhou et al., Ikke-destruktiv tredimensionel billeddannelse af kunstigt nedbrudte CdS-malinger ved pumpe-probe-mikroskopi, Journal of Physics:Photonics (2024). DOI:10.1088/2515-7647/ad3e65

Leveret af Duke University