01 novembre 2012

Scienza per l'arte. Uno studio sulle alterazioni dello Smaltino.

Perché lo smaltino, pigmento blu usato dai pittori a partire dal XV secolo, si deteriora e diventa grigio? A questa domanda hanno provato a dare una risposta gli istituti del CNR Officina dei materiali (Iom-Cnr) e Scienze e tecnologie molecolari (Istm-Cnr) con una ricerca sulle ragioni microscopiche di questo problema riscontrato in molte opere d’arte di Luca Signorelli, Rubens, Tintoretto, Tiziano e Vermeer.
«Lo smaltino - spiega Francesco d’Acapito (Iom-Cnr) - è costituito da un vetro silico-potassico che deve il suo caratteristico colore alla presenza di cobalto, aggiunto durante la preparazione. Tale pigmento però non è stabile chimicamente e, a seguito di esposizione all’umidità, assume una colorazione grigiastra».
Il gruppo, che comprende anche ricercatori dell'Istituto superiore per la conservazione e il restauro e dell'Università Tor Vergata di Roma, ha analizzato il fenomeno di degradazione di uno stendardo recentemente restaurato: "Il Battesimo di Gesù" di Luca Signorelli (fine del XV secolo). L'opera presenta lo smaltino nel suo colore originale e in diversi stati di degradazione. I ricercatori hanno impiegato diverse tecniche d’indagine, mettendo a confronto campioni microscopici prelevati dal dipinto con altri riprodotti e invecchiati artificialmente.
«La microscopia elettronica a scansione e le tecniche d’indagine spettroscopiche di raggi X - sottolinea d’Acapito - hanno mostrato che i granuli di pigmento alterati sono privi di potassio, e che il cobalto nei grani inalterati ha attorno a sé una gabbia di 4 atomi di ossigeno a forma di tetraedro, mentre nel caso del pigmento alterato circa il 30% si trova in una gabbia di 6 atomi di ossigeno a forma di ottaedro. Il cambiamento della struttura, osservato anche da altri studi su dipinti di Murillo e Veronese da parte di ricercatori francesi, sembra spiegare il cambiamento di colore».
Per comprendere a fondo le dinamiche della mutazione di colore, gli scienziati hanno effettuato calcoli teorici sulle proprietà ottiche del cobalto tetraedrico ed ottaedrico. Prosegue d’Acapito: «I calcoli, basati sulla Teoria del funzionale della densità elettronica (Dft), hanno mostrato che il cobalto tetraedrico assorbe fortemente nella banda del rosso, fornendo quindi il colore blu, mentre l’ottaedrico assorbe nel blu, fornendo una tonalità rosa. La presenza contemporanea di entrambe le strutture nel pigmento degradato, ed in modo particolare di strutture ottaedriche distorte fortemente assorbenti, porta a una competizione tra le due colorazioni, fornendo una tonalità grigiastra».
Lo studio, pubblicato nella rivista Journal of Analytical Atomic Spectrometry (Discoloration of the smalt pigment: experimental studies and ab initio calculation), si basa su un esperimento di spettroscopia di assorbimento di raggi X è stato realizzato sulla beamline italiana Gilda del sincrotrone europeo Esrf di Grenoble, una tra le sorgenti di raggi X più intense al mondo.
Andrea Mameli www.linguaggiomacchina.it 1 Novembre 2012
Foto in alto: lo stendardo “Battesimo di Gesù” di L. Signorelli da cui sono stati prelevati i campioni analizzati in questo studio. Foto in basso: Strutture atomiche attorno al cobalto con l'assorbimento ottico calcolato teoricamente
Discoloration of the smalt pigment: experimental studies and ab initio calculations
Ilaria Cianchetta, Ivan Colantoni, Fabio Talarico, Francesco d'Acapito, Angela Trapananti, Chiara Maurizio, Simona Fantacci, Ivan Davoli
Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2012,27, 1941-1948
Online dal 7 Settembre 2012
Abstract
Smalt is a blue pigment used by many European artists in mural and easel paintings, mainly in the period from the XV to XVIII century. It is a potassium glass where cobalt is added to the glassy matrix to get the blue hue. The pigment deteriorates with age, changing its colour from an intense blue to a grey-yellowish hue, causing severe problems in the conservation of the paintings. In this study a set of specimens of smalt dispersed in linseed oil was prepared and artificially aged to simulate the progressive deterioration of the pigment in a painting on canvas. The artificially aged smalt specimens were compared with some samples of naturally aged smalt taken from a banner painted at the end of XV century by Luca Signorelli, the “Baptism of Jesus”. A multi-technique approach, including SEM-EDX, spectro-colorimetry, X-ray absorption spectroscopy and ab initio calculations, was used to understand the progressive discoloration and to reveal its correlation with changes occurring in the pigment structure.

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