Lighederne mellem et Van Gogh-maleri og en golfbold

På molekylær skala, der er overraskende ligheder mellem den ydre skal af en golfbold og den hvide oliemaling, som Van Gogh og hans samtidige bruger. I begge tilfælde vekselvirkningerne mellem zinkioner og polymerkæder er grundlaget for vigtige materialeegenskaber. I en nylig publikation i det videnskabelige tidsskrift Videnskabens fremskridt , Forskere fra Rijksmuseum og University of Amsterdam beskriver zinkioners rolle i oliemalingens molekylære netværk. Deres undersøgelser kunne forklare, hvorfor malerier lavet med zinkhvidt pigment er så følsomme over for høj luftfugtighed.

Vincent van Gogh og andre malere på hans tid brugte ofte zinkhvid (zinkoxid, ZnO), et hvidt pigment, der giver en god uigennemsigtig oliemaling. Imidlertid, zinkhvid kan nemt reagere med oliebindemidlet, da det polymeriserer og omdannes til et netværk af molekylære kæder under malingstørring. Som en konsekvens, zinkioner putter sig mellem oliens molekylære kæder. Tidligere forskning viste, at denne proces ikke er uden fare - ionerne kan fremskynde nedbrydningen af ​​olien, og de danner problematiske kemiske forbindelser med nedbrydningsprodukterne.

Golfbolde

For at hjælpe konservatorer med at minimere skader og bremse en sådan ældning af oliemaling, Dr. Joen Hermans og kolleger har nu løst den molekylære struktur omkring zinkionerne i oliemaling. Forskningen har også givet vigtig indsigt i plastverdenen. Nogle plasttyper indeholder zinkioner, så de kan smeltes og forarbejdes ved lavere temperaturer, mens den stadig er stærk og holdbar. Derfor, denne type plast er meget velegnet til den ydre skal af golfbolde, for eksempel. Forskere havde endnu ikke fastslået præcis, hvordan zink-ionerne holder polymerkæderne sammen i disse plastik.

Forskerne fra University of Amsterdam og Rijksmuseum har nu besvaret disse spørgsmål om polymermiljøet omkring zinkioner i en avanceret analyse, der kombinerer infrarødt lys med kvantemekaniske beregninger. De brugte todimensionel infrarød spektroskopi (2-D-IR), en kompleks teknik, der er i stand til at måle vekselvirkningerne mellem kemiske bindinger og deres orientering i rummet. 2-D-IR blev aldrig før brugt til at studere molekylær struktur i faste polymerer.

Vandets rolle

Forskningen viste, at zinkioners polymeromgivelser kan antage to helt forskellige strukturer. Nøjagtig de samme to strukturer eksisterer for zinkionerne i den ydre plastikskal af golfbolde og lignende materialer. I øvrigt, forskerne opdagede, at meget små mængder vand i en oliemaling eller plastik bestemmer, hvilken af ​​de to omgivelser der er størst sandsynlighed for. Da en af ​​strukturerne er mere aktiv i de kemiske reaktioner, der forårsager malingældning, denne forskning giver en potentiel molekylær forklaring på, at oliemalerier lavet med zinkhvidt har en tendens til at ældes hurtigere ved høj luftfugtighed.

Disse nye indsigter er meget vigtige for opfølgende forskning i fugtighedens effekt på et maleris levetid. Derudover de er et udgangspunkt for at afgøre, hvilke malerier der vil være mest følsomme over for fremtidige ændringer. Forskere ved Rijksmuseum og Universitetet i Amsterdam vil fortsætte denne forskning i de næste par år.