I ricercatori della National Natural Science Foundation of China e Beijing Natural Science Foundation hanno sviluppato una strategia di imaging a fluorescenza non invasiva che rivela i primi segni di reazioni chimiche dannose tra rivestimenti e manufatti di metallo.
I conservatori e i tecnici museali proteggono gli oggetti archeologici di metallo, come utensili e armi, con rivestimenti trasparenti. I ricercatori National Natural Science Foundation of China e Beijing Natural Science Foundation hanno scoperto che alcune delle resine utilizzate per questi rivestimenti reagiscono con i metalli contenenti ferro e possono causare danni. Gli scienziati hanno riferito al American Chemical Society Central Science di aver sviluppato una strategia di imaging a fluorescenza non invasiva che rivela i primi segni di queste reazioni chimiche dannose e ne ha confermato l’utilità sui manufatti antichi. Secondo il team di ricerca, queste informazioni potrebbero aiutare a sviluppare nuovi polimeri con stabilizzanti e additivi anti-invecchiamento per proteggere meglio i manufatti metallici.
I rivestimenti polimerici, comprese le resine acriliche, sono comunemente utilizzati per proteggere i manufatti metallici dall’esposizione prolungata a luce, calore, ossigeno e umidità. I rivestimenti vengono impiegati in questo ambito, perché i polimeri sono leggeri, trasparenti e impermeabili e possono aderire saldamente ai materiali che conservano, incluso il legno impregnato d’acqua, ma la ricerca su cosa accada ai rivestimenti polimerici con l’invecchiamento e su come questo possa influire sui metalli contenenti ferro, come l’acciaio o la ghisa, è limitata, poiché è difficile monitorare il punto in cui i materiali entrano in contatto tra loro. Le opzioni attuali includono la rimozione o la dissoluzione del polimero, con il rischio di danneggiare il manufatto, oppure tecniche di imaging non distruttive e rapide, che tuttavia non forniscono un’immagine chiara e ad alta risoluzione delle interazioni chimiche all’interno di questo sottile spazio.
Una tecnica di imaging a fluorescenza
I ricercatori hanno sviluppato una strategia di imaging a fluorescenza 3D per illuminare i gruppi carbossilici che indicano i primi segni di corrosione e ruggine sui metalli contenenti ferro. Usando la tecnica di imaging per osservare il metallo appena rivestito con una comune resina acrilica utilizzata per la conservazione dei manufatti metallici (un copolimero di etilmetacrilato e metilacrilato), inizialmente i ricercatori non hanno osservato alcuna fluorescenza, quindi hanno accelerato il processo di invecchiamento della resina applicando calore e luce UV per 30 ore e dopo tre ore l’intensità della fluorescenza all’interfaccia resina-metallo è aumentata costantemente.
In una dimostrazione di fattibilità, i ricercatori hanno testato la loro tecnica di imaging a fluorescenza su una moneta di ferro arrugginita della dinastia Song Settentrionale, rinvenuta durante uno scavo archeologico. Hanno rivestito il manufatto con la stessa resina e accelerato il processo di invecchiamento del polimero con calore e luce. Il rivestimento polimerico invecchiato ha amplificato la produzione di gruppi carbossilici dannosi, aumentando la ruggine sul manufatto, mentre su un pezzo di ferro nuovo, il rivestimento polimerico invecchiato non ha accelerato l’arrugginimento superficiale.
