MOŽNOSTI SPEKTROSKOPICKÉ ANALÝZY MODELOVÝCH VZORKŮ MODERNÍCH PIGMENTŮ

Význam tématu

Identifikace složení malířských vrstev je klíčová pro konzervátory, datování a autentizaci uměleckých děl. Spektroskopické metody FTIR a Ramanova spektroskopie nabízejí neinva-zivní, rychlou a přesnou analýzu pojiv, plniv a moderních pigmentů v komplexních směsích.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotila komplementární využití FTIR a Ramanovy spektroskopie pro identifikaci moderních organických i anorganických pigmentů ve směsích s bělo-bami (uhličitan vápenatý, oxid zinečnatý) a pojivy (polymerovaný lněný olej, akrylátová disperze). Analýza byla prováděna na 24 modelových vzorcích a ověřena na reálném materiálu z moderní olejomalby.

Použitá metodika a instrumentace

Modelové vzorky: pigmenty (azo, quinakridon, pyrrol, thioindigo, měděnka) smíchané s bělobami a pojivy v poměru ~1:1 (v/v). Nanášení na sklo, sušení 3 týdny.

Urychlené stárnutí: klimatická komora Binder MKF 240 (55 °C, RH 50 %) po dobu 36 dní. Barevné změny ΔE měřeny kolorimetrem X-Rite RM 200 QC v CIELab systému.

FTIR spektroskopie: Nicolet iZ10, ATR-diamant, DTGS detektor, rozlišení 4 cm⁻¹, vlnočet 525–4000 cm⁻¹, 32 scanů.

Ramanova spektroskopie: Nicolet DXR2 mikroskop, CCD, lasery 532 nm (0,1–10 mW) a 785 nm (0,1–30 mW), objektiv 50×, pinhole 25/50 µm, rozlišení ~5 cm⁻¹, pulzy 0,5–15 s, 20–1000 scanů, bod ~1 µm.

Hlavní výsledky a diskuse

FTIR umožňuje rychlou identifikaci pojiv a bělob a mnohých pigmentů, ale slabě intenzivní pásy organických pigmentů se často překrývají s pásy pojiv a plniv. Ramanova spektroskopie zase dokáže selektivně analyzovat jednotlivá zrna pigmentů bez překryvů.

Modelové vzorky:

• Oracet pink RF (thioindigo) – FTIR detekuje charakteristické pásy mimo oblasti bělob a pojiv; Raman (785 nm) identifikuje slabé pásy 1435 a 1329 cm⁻¹.
• RT-143-D Cinquasia magenta – FTIR pásy 3000–3300, 1550–1650 a <900 cm⁻¹; Raman pásy 1593, 1567, 1311, 1233, 1199 cm⁻¹.
• Grünspan synthetisch – FTIR pásy 3464, 3367, 3269, 1354, 1050, 1033, 687, 626 cm⁻¹; Raman (532 nm) rozpozná všechny hlavní linie.
• Cromophtal Yellow D 1085 – FTIR pásy 3000–3500, 1500–1650, 550–850 cm⁻¹ a 1307 cm⁻¹; Raman identifikace bez ohledu na pojivo či stárnutí.

Urychlené stárnutí: organická barviva ΔE <10, syntetická měděnka ΔE ~20–35.

Reálný vzorek: pohledová oranžová vrstva olejomalby obsahovala dolomitickou a boloňskou křídu, olejové pojivo a syntetické barvivo Hansa žluť (PY74). Raman prokázal přítomnost TiO₂ (anatas + rutil) a pyrrolových barviv (PO73, PR254), což odhalilo anachronismus a falzum.

Přínosy a praktické využití metody

Komplexní analýza složení barevných vrstev pro restaurátorské postupy i dataci děl. FTIR rychle skenuje pojivo a hlavní komponenty, Raman přesně identifikuje pigmenty i v mikroskopickém měřítku.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Přenosné spektrometry pro in situ analýzu.
• Hyperspektrální a zobrazovací metody s chemometrií.
• Laserové zdroje v různých vlnových délkách ke snížení fluorescence.
• Umělá inteligence pro automatickou identifikaci spektrálních vzorů.

Závěr

Duo FTIR a Raman poskytuje vzájemně doplňující se pohled na složení malířských vrstev. FTIR efektivně mapuje pojiva a běloby, zatímco Raman mikroskopie umožňuje přesné rozpoznání pigmentů v komplexních směsích.

Reference

1. Hunger K.: Industrial Dyes – Chemistry, Properties, Applications, Wiley‐VCH, Weinheim 2003.
2. Meth-Cohn O., Smith M.: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 5 (1994).
3. Travis A.: J. Comput. Biol. 26, 726 (2019).
4. Lomax S. Q., Learner T.: J. Am. Inst. Conserv. 45, 107 (2006).
5. Kalsbeek N.: Stud. Conserv. 50, 205 (2005).
6. Russell J. et al.: Anal. Bioanal. Chem. 400, 1473 (2011).
7. Stachura S. et al.: J. Forensic Sci. 52, 595 (2007).
8. Brostoff L. B. et al.: Anal. Chem. 81, 6096 (2009).
9. Rosi F. et al.: Appl. Phys. A 100, 613 (2010).
10. Scherrer N. C. et al.: Spectrochim. Acta A 73, 505 (2009).
11. Schulte F. et al.: J. Raman Spectrosc. 39, 1455 (2008).
12. Anghelone M. et al.: Microchem. J. 139, 155 (2018).
13. Pereira R. C. et al.: Dyes Pigm. 158, 259 (2018).
14. Lomax S. Q.: Stud. Conserv. 50, Suppl. 19 (2005).
15. MacEvoy B.: Handprint, staženo 27. 7. 2023.
16. Druzik J., Pesme C.: TSG Postprints, 38. meeting, Milwaukee (2010).
17. Eastaugh N. et al.: Pigment Compendium, Butterworth-Heinemann, London 2008.