Danilo Bersani Danilo Bersani

Dipartimento di Fisica - http://www.fis.unipr.it/phevix/

Analisi Raman di minerali nei beni culturali:

Pigmenti dipinti murali, su tela, su tavola, miniature, su ceramiche, …

Ceramiche Corpo, invetriatura, colorazione, alterazioni

Vetri Bottiglie, bicchieri, vetrate, monili, mosaici…

Gemme Gioielli, decorazioni di mobili, statue, rilegature… Composizione, provenienza (soprattutto tramite inclusioni)

Lapidei Materiali da costruzione, sculture, altari,…

Metalli In particolare i prodotti di corrosione Monete, armi, strumenti musicali, gioielli, stoviglie,….

Cosmetici, fossili, …

Metodologia 1: non distruttivaa) in laboratorio su oggetti mobili

Oggetti ingombranti: Tele-Raman in aria

b) In situ con strumentazione portatile

Tecnica priva di contattoPotenza bassa (pochi mW)Non distruttivaI beni non vengono spostatiMinor risoluzione spaziale Minor risoluzione spettralePiu’ sensibile alla fluorescenza

Analisi con strumentazione portatile:i manoscritti miniati della Biblioteca Palatina di Parma

•Lapislazzuli

•Giallo di piombo e stagno

•Azzurrite

•Minio

•Biacca

•Calcite

•Cinabro

PAL212

Libro d’oreBrugesPrima metà XV sec

Il sistema decorativo originale (Bruges?) era povero Appartenuto al Duca Ferdinando di Borbone

Nove fogli decorati sono stati poi aggiunti: probabilmente contenevano un testo centrale, poi coperto con scene del vecchio e nuovo testamento.

Dipinto centraleStilisticamente povero rispetto alla cornice

Foglio aggiuntivo fine del XIV sec “Maestro delle Iniziali di Bruxelles

Colore Area Campionata Pigmento

orange Mantello del personaggio di destra

minio

blue Decorazione della cornice Lazurite (lapislazuli)

blue Mantello di Maria Azzurite

Metodologia 2) micro-distruttiva: campionamentoEs . micro-campionamento su codici miniati

Cotton fiocasciutto

< 1 g

Micro-bisturi

Frammenti tra le pagine

Macchie sul verso

Campionamento su dipinti murali

Campionamento di due punti verde-blu:

sia pigmenti inorganici che organici

L’importanza di integrare piu’ tecniche: sono presenti Smaltino + Indaco + Lapislazuli

Col solo Raman si sarebbero visti solo Lapislazuli e IndacoCon tecniche elementari (es. SEM-EDS o XRF) solo Smaltino e Lapislazuli

Es. cupola del Correggio (Duomo di Parma)

Misure eseguite su micro-campioni grezzi

ST4

Parmigianino:Raman su sezioni trasversali

Composti di restauro

Anatase

Cobalt Blue Cr2O3 + Chrome Yellow

Madonna con Bambino e S. Giovannino (Botticelli)

3

5 1

4

2

La rosa

Lazurite + White Lead

Lazurite

Pyrite

Altre opere policrome: la “Deposizione” dell’Antelami

Micro-mappe Raman

Lazurite + Indaco

Strati sovrapposti o pigmenti mescolati?

Spettri simili: fitting ed operazioni matematiche

Combinazione di mappeRaman e XRF

Hg

Fe

Vantaggi delle mappature: Studio della distribuzione delle fasi Possibilità di trovare fasi minoritarie o con basso segnale Si minimizza la discrezionalità del campionamento

Svantaggi: Tempi lunghi Campioni piatti o buon autofocus

Bacco e Vesuvio” from Insula del Centenario in Pompeii

Celadonite

Glauconite

Le Terre Verdi

Ematite α-Fe2O3

200 300 400 500 600 700 800

Inte

nsità

(Uni

tà a

rbitr

arie

) .

Raman Shift (cm^-1)

Quarzo (SiO2)

Ematite (α-Fe2O3)

Ceramiche 1: il corpo

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Raman Shift (cm^-1)

Inten

sità (

Uni

tà ar

bitra

rie) .

Cassiterite (SnO2)

Ceramiche 2: i pigmenti

Ceramiche 3: l’invetriatura

Deconvoluzione delle bande del vetro: Indice di polimerizzazione Temperatura di fusionePresenza di modifiers

(P. Colomban - Appl. Phys. A, 2004)

Il caso delle ceramiche medievali parmensi

Ratio A500/A1000 < 0.3

Presence of microcline Tf < 600 °C

Anatase / Rutile ?

2024 - Percentuali atomiche

Mn; 0.38

Si; 30.88

Al; 1.2Mg; 1.04 Na; 12.18

O; 44.78

Ca; 3.59

Cl; 0.87

Cu; 1.22Fe; 1.01

K; 1.16

Pb; 1.69

O

Na

Mg

Al

Si

Cl

K

Ca

Mn

Fe

Cu

Pb

Es. Tessere Musive di epoca Romana

Deconvoluzione Rapporti tra Qn

Presenza di modifiers, % Pb Conferme da SEM-EDS

Il biossido di titanio: prodotto artificialmente dall’inizio del ‘900

1) La Vinland Map (800-1100 ?)

Sembrerebbe provare la scoperta dell’America da parte dei Vikinghi

La pergamena pare autentica (C14) ma l’inchiostro mostra lo spettro Raman dell’anatasio: è un falso?

Anatasio

Recentemente tramite Raman è stata stimata la presenza di grandi quantità di anatasio in pigmenti RomaniEdwards et al. “Anatase—a pigment in ancient artwork or a modern usurper? “ Anal. Bioanal. Chem. 2006

Ceramiche parmensi: colore bianco: tutto anatasio?

• SEM-EDS: argilla titanifera

Recente conferma da studi su ceramiche neolitiche cinesi Can the Raman spectrum of anatase in artwork and archaeology be used for

dating purposes? – Clark et al. - Journal of Archaeological Science - 2007

•Non sempre vale l’equazione Anatasio = Recente

•L’elevato segnale Raman dell’anatasio puo’ ingannare facilmente riguardo la quantità

•Attenzione soprattutto negli spettri delle argille(caso della kaolinite)

Ematite vs Magnetite:la banda a 660

Hematite

Magnetite Ampiezza picco 660 cm-1 Vs. Larghezza picco 220 cm-1