Nanoteknologi hjælper videnskabsmænd med at holde sølv skinnende

Der er tusindvis af sølvartefakter i museumssamlinger rundt om i verden, og at holde dem skinnende er en konstant udfordring. Så videnskabsmænd bruger ny teknologi til at give konservatorer en hjælpende hånd. Et team af forskere ledet af Ray Phaneuf, en professor i materialevidenskab og teknik ved University of Maryland, College Park, har indgået et samarbejde med The Walters Art Museum i Baltimore for at undersøge mindre arbejdskrævende måder at beskytte sølvartefakter mod anløbning. De nye teknikker, som kan holde sølvoverflader skinnende i længere tid end traditionelle metoder, kunne være med til at sikre, at historisk vigtige artefakter bevares, så fremtidige generationer kan lære af og nyde. Forskerne vil præsentere deres arbejde på AVS 59th International Symposium and Exhibition, afholdt 28. oktober – 2. nov. i Tampa, Fla.

Sølv anløber, når svovlbrinte i luften reagerer med sølv, danner et uskønt sort lag af sølvsulfid på overfladen af ​​artefakten. Hvis plettet dukker op på bedstemors sølvbestiksæt, en lille polermaskine og noget albuefedt vil nemt fjerne det. Men polering, som virker ved at opløse eller slibe sølvsulfidlaget væk, kan også fjerne noget af det underliggende sølv, et uønsket resultat for uvurderlige kunstværker.

I øjeblikket kan museumskonservatorer påføre et tyndt lag nitrocelluloselak for at beskytte sølvet. Belægningen er ofte håndmalet af en uddannet specialist og skal i gennemsnit fjernes og genpåføres hvert 30. år. Phaneuf bemærker, at det er svært at påføre et lag med jævn tykkelse over et helt stykke, og ansøgningsprocessen, fjernelse, og genanvendelse af filmen er tidskrævende.

"Vi lavede en hurtig udregning af kuverten og fandt ud af, at for et stort museum som Metropolitan Museum of Art i New York, at behandle hele deres sølvsamling med nitrocellulosefilm ville sandsynligvis være en uendelig opgave, " siger Phaneuf.

En hurtigere konserveringsmetode er at vise sølvstykker i et lukket kammer med filtreret luft, men kamrene lækker ofte, er dyre at installere og vedligeholde, og at sætte en artefakt bag glas kan forhindre besøgende i at se objektet tæt på og fra flere vinkler.

Phaneuf og hans kolleger undersøger en teknik, der kan overvinde nogle af manglerne ved de nuværende konserveringsmetoder. Kaldet atomlagsdeposition (ALD), processen giver videnskabsmænd kontrol på atomniveau over tykkelsen af ​​en gennemsigtig oxidfilm, som de vokser på overfladen af ​​sølvgenstande. Ved at køre en række overfladebegrænsede kemiske reaktioner, forskere kan bygge den beskyttende film et atomtykt lag ad gangen. Filmene Phaneuf og hans team har testet er under 100 nanometer tykke, mindre end 1/1000 af tykkelsen af ​​et menneskehår.

Phaneuf og hans kolleger eksperimenterer i øjeblikket ved at anvende ALD-film på meget ensartede sølvprøveskiver. Ensartetheden af ​​waferne gør det muligt for forskerne at kontrollere variabler, såsom sammensætningen af ​​sølvet, for at skabe en model af anløbningskinetikken, når svovl diffunderer gennem ALD-filmen.

"Det er her, vi kommer til at tage vores fysikerhatte på, " Phaneuf siger om at forenkle testcaserne og bygge en prædiktiv model. Testcaseresultaterne viste to komponenter til koncentrationsprofilen, indikerer en hurtigere hastighed af svovldiffusion gennem bittesmå nålehuller i den beskyttende oxidfilm. Forskerne eksperimenterer nu med flerlagsfilm, der tilstopper disse nålehuller.

Før forskerne bruger ALD på værdifulde museumsgenstande, de skal demonstrere, at belægningen kan fjernes uden at beskadige artefakten, og at den tynde film vil have en minimal effekt på sølvets æstetiske udseende. Med hensyn til udseende, ALD-film kan have en anden fordel i forhold til konventionel nitrocelluloselak, som kan gulne med alderen. Phaneuf og hans kolleger udfører tests for at måle, hvordan tykkelsen af ​​ALD-filmene påvirker den måde, sølv reflekterer lys.

"Ubehandlet sølv reflekterer smukt hvidt lys, Phaneuf forklarer. "Du ønsker ikke, at den beskyttende film skal skabe interferenseffekter, der får den til at se blå eller gul ud." Kunstkonservatorernes ekspertøjne vil også hjælpe forskerne med at bedømme deres succes i denne henseende.

Phaneuf siger, at samarbejdende museer snart kan tillade holdet at teste deres metoder på forfalskninger af sølvartefakter, og ved årets udgang burde holdet arbejde med ægte stykker. "Der er ingen mangel på komplekse objekter, som denne metode kan anvendes på, ", bemærker Phaneuf. "Der er stor interesse nu i bevaringssamfundet for, hvordan nanoteknologi og andre højteknologier kan bruges til at bevare kunst."