Hinter den Kulissen: Erfassung des Flüchtlings... In der Kunst

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Was tun, Winslow Homer "für sich als Landwirt ist junge" (1887) und Vincent van Goghs "The Bedroom" (1889) gemeinsam?

Erstens, sie werden beide angezeigt am Art Institute of Chicago — Homers Gemälde stellt einen Höhepunkt in der Karriere von Amerikas Premiere Aquarellist, während Van Goghs Gemälde vielleicht die meisten erkennbaren Gemälde der Welt zählt. Sie teilen jedoch auch eine wichtige physikalische Eigenschaft.

"Diese atemberaubende Kunstwerke sind beide gemalt mit Farbstoffen, die lichtempfindlich sind, oder wie wir in Museen sagen, sie sind"flüchtig", was bedeutet, dass sie schnell verschwinden, wenn zu viel Licht ausgesetzt", sagt Francesca Casadio, A.W. Mellon Sr. Conservation Scientist am Art Institute of Chicago (AIC). "Fading drastisch ändern Sie die Farbbalance des zerbrechlichen Kunstwerke und gehen so weit, dass einerseits verschleiern beabsichtigte Wirkung des Künstlers."

In "für ein Bauernjunge sein" der Himmel ist krass leer – vorbei sind die lebhaften Farben, die Homer ist bekannt für seine eindrucksvollen Darstellungen von Himmel und Meer verwendet haben. Jedoch ist durch Forschung finanziert von der National Science Foundation Chemie und Materialforschung im kulturellen Erbe Wissenschaft (CHS) Programm, eine neue Geschichte über Homers Malerei aufgedeckt wird.

Nach mühevoller spähte durch binokulare Mikroskope, entdeckte Kunst Restauratoren arbeiten hinter den Kulissen bei AIC einige mikroskopische Partikel Farbpigmente in das Kunstwerk Papierfasern gefangen. Genaue Identifizierung der solche Pigmente war der Schlüssel zum "in Anerkennung des impliziten emotionalen, narrativen und symbolischen Inhalts" das Werk des Künstlers, nach AIC Kuratorin Martha Tedeschi.

Die rote "See"-Pigmente, die Homer verwendet effektiv zu identifizieren ist schwierig mit herkömmlichen analytischen Techniken. Zum Beispiel ist Raman-Spektroskopie, normalerweise verwendet, um den Fingerabdruck-Künstler Paletten, die überwältigende Fluoreszenz des natürlichen Farbstoffe stark betroffen.

Nanotechnologie kommt zur Rettung

Nun, Kunsthistoriker und Kunst Restauratoren haben ein weiteres Werkzeug in ihrem Arsenal, unsere kulturellen Schätze zu bewahren: Surface Enhanced Raman Spektroskopie (SERS). Obwohl diese Technik gibt es seit fast 30 Jahren schon, hat erst vor kurzem SERS voll ausgeschöpft, dank der Nanotechnologie-Boom realisiert.

SERS ist eine ideale Technik zur Kunst Analyse – es ist sehr empfindlich und kann erkennen, verschwindend geringe Mengen an organischen Pigmenten, die lange Identifizierung durch andere Ansätze entzogen haben. Doch nur eine Handvoll von Forschungsgruppen arbeiten an dieser Anwendung.

"Stellen Sie sich ein Kind in einem Sandkasten mit Spielzeug. Die Spielzeuge sind die Moleküle – wollen wir sie, zu studieren, aber sie sind unter dem Sand versteckt und Sie nicht sehen,"erklärt Richard P. Van Duyne, Charles E. und Emma H. Morrison Professor für Chemie an der Northwestern University, bekannt für die Entdeckung des SERS ist. "Unsere Technik des Sandes entledigt sich so, dass Sie das Spielzeug sehen und erkennen, was sie sind."

Eine kolloidale Suspension von Silber-Nanopartikeln als eine "leistungssteigernde Drogen" verwenden, können Forscher, zum ersten Mal natürliche organische Farbmittel auf ein einziges Reiskorn Pigment sonst unsichtbar für das bloße Auge erkennen.

SERS Analyse

In der Tat nur eine Handvoll Pigmentpartikel lagen von Homer Aquarell. Im Vergleich zum 19. Jahrhundert Aquarell Pigmente an AIC verweisen, diese Farbstoffe wurden identifiziert als indische lila (Cochenille ausgefällt mit Kupfersulfat) und Krapp lila, zwei natürliche Farbstoffe, abgeleitet von einem Insekt und Gemüse-Wurzel Quellen bzw..

Die Ergebnisse zeigen, dass in Homers "für ein Bauernjunge zu" der "leere" Himmel einmal dargestellt eine lebendige Herbst Sonnenuntergang mit Bio lila- und Rottöne, zusätzlich zu anorganischen rot- und Gelbtöne. Obwohl diese Ergebnisse vielversprechend sind, gibt es noch für die Identifizierung von Pigmenten aus stark verblasste Bilder zu verbessern. Dies ist da Pigmentpartikel normalerweise in einem komplexen Medium, die erhöht die Fluoreszenz-Hintergrund von Spektren angewendet werden, viel wie das Hinzufügen von mehr Sand in die Sandbox deckt das Spielzeug (Moleküle) unter.

Um die Fluoreszenz zu verringern, entwickeln Forschungsprofessor Nilam Shah, auch der Northwestern, Ad-Hoc-maßgeschneiderte Nanopartikel optimiert, um Resonanz mit Infrarot-Lasern, die weniger schädlich sind für die Kunstwerke und universeller. Diese nächste Generation Nanopartikel versprechen als Werkzeuge zum Freischalten Informationen auf Farbstoffe, Pigmente und Bindemittel, wie in Van Goghs "Schlafzimmer."

Erfassung den flüchtigen

In der Regel suchen Forschende SERS zur Identifizierung Materialien zu verwenden eine unbekannte Verbindung mit einer Datenbank von Referenzen, ähnlich wie passende Fingerabdrücke der bekannte Straftäter, forensische Beweise am Tatort gesammelt.

Dank des theoretischen Fachwissens von George Schatz, Morrison Professor für Chemie an der Northwestern University, werden diese mühsame Datenbanksuche nicht mehr ein limitierender Faktor. In der Tat werden Forscher in der Lage, nicht nur das erwartete SERS Spektrum der unbekannten Flüchtling Farbstoffe, sondern auch die verräterischen Anzeichen von Farbstoffen nach längerer Lichteinwirkung verschwinden aus der Theorie zu berechnen.

Unter Berücksichtigung der Pigment-Identifikation durch SERS und Nuancen von Schatten und Ton, die typisch für Homers Farbe Handhabung sind, schlug Kunst Restauratoren eine digitale Nachbildung von Homer Aquarell. Durch Laserlicht auf Partikel in das Kunstwerk begraben scheint, haben SERS Ermittler nun die Materialien Beweise ausgegraben, die Zuschauer zu die Farbtönen von Homers verblasste Sonnenuntergänge zum ersten Mal in der Neuzeit erleben können.

Erhebliche Seed Finanzierung für diese Forschung wurde auch von der Andrew W. Mellon Foundation bereitgestellt. Klicken Sie hier für weitere Informationen über Winslow Homer. Erfahren Sie mehr über die National Science Foundation Chemie und Materialforschung im kulturellen Erbe Wissenschaft (CHS) Programm, klicken Sie hier.

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.