Dzięki analizie światła odbitego i obliczeniom mechaniki kwantowej zostały zidentyfikowane substancje chemiczne odpowiedzialne za żółknięcie zrealizowanego prawdopodobnie w 1515 roku autoportretu Leonarda da Vinci, znającego się aktualnie w fatalnym stanie. Po powtórzeniu pomiarów za kilka lat będzie wiadomo, czy jego stan nadal się pogorsza i czy obecne metody konserwacyjne są skuteczne. Nowa nieinwazyjna metoda diagnostyczna opracowana przez włoskich naukowców, może mieć istotny wpływ na restaurację włoskich zbiorów starożytnych ksiąg, stanowiących jeden z najważniejszych elementów światowego dziedzictwa kulturowego.
Leonardo da Vinci uzyskał realistyczność własnego wizerunku szkicując go na kartce papieru przy użyciu sangwiny, dawnej techniki rysunkowej, którą za pomocą kredek z hematytu (minerału bogatego w żelazo) nadawało się rysunkom charakterystyczny czerwono-brunatny kolor. Portret geniusza, przechowywany w Bibliotece Królewskiej w Turynie, jest obecnie w złym stanie, ale w wyniku zaawansowanej analizy fizycznej ustalono w ostatnim czasie tempo, w jakim przebiega degradacja papieru. Rezultaty powyższego badania, opisanego w artykule na łamach czasopisma Applied Physics Letters, zostały uzyskane przez zespół naukowców z Uniwersytetu Tor Vergata w Rzymie, we współpracy z Instytutem Systemów Złożonych (Istituto dei Sistemi Complessi, ISC) Krajowej Rady ds. Badań Naukowych (Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR) w Rzymie, z Centralnym Instytutem ds. Restauracji i Konserwacji Zbiorów Archiwalnych i Bibliotecznych (Istituto Centrale per il Restauro e la Conservazione del Patrimonio Archivistico e Librario, ICRCPAL) oraz z Uniwersytetem Jagiellońskim w Krakowie.
Procesem wpływającym na słabą jakość autoportretu Leonarda jest żółknięcie, zjawisko typowe dla starożytnych dokumentów i dzieł sztuki. W wyniku tego procesu zmniejsza się kontrast między kolorami sangwiny i papieru, co sprawia, że linie i kreski stają się coraz bardziej niewidoczne. Autorzy badania opracowali nieinwazyjną metodę w celu identyfikacji i oszacowania stężenia chromoforów, cząsteczek, które absorbują światło i są odpowiedzialne za proces żółknięcia.
„Pomysł przeprowadzenia tego badania zrodził się podczas spotkania naszego zespołu naukowego z Uniwersytu Tor Vergata w Rzymie zajmującego się fizyką teoretyczną z zespołem eksperymentalnym Krajowej Rady ds. Badań Naukowych koordynowanym przez Mauro Missori, który współpracował już wcześniej z zespołem chemików z Krakowa”, wyjaśnia Adriano Mosca Conte, pierwszy z wymienionych autorów artykułu. „W przeszłości przeprowadziliśmy już na próbkach starożytnego papieru analizę odbicia światła, techniki jak najbardziej nieinwazyjnej. Nasze zadanie polegało na porównaniu za pomocą obliczeń mechaniki kwantowej widm eksperymentalnych z widmami teoretycznymi. W ten sposób udało nam się uzyskać informacje na temat chromoforów obecnych w papierze.”
Wspomniane wyżej doświadczenie, które zostało opisane w artykule opublikowanym na łamach Physical Review Letters, odniosło spory sukces, zwłaszcza wśród restauratorów i konserwatorów dzieł antycznych, właśnie z uwagi na fakt, że pozwala na wykonywanie bardzo skutecznych badań diagnostycznych z wykorzystaniem nieinwazyjnej techniki spektroskopowej. Polega ona na tym, że promieniowanie o niskiej intensywności, odbite od próbki kartki papieru w kilku krytycznych punktach na przedniej i tylnej stronie, jest gromadzone przez kulę całkującą i mierzone przez detektor wielokanałowy. Sukces tego badania przyczynił się później do powstania pomysłu zastosowania tej samej techniki do oceny procesu postępującej degradacji autoportretu Leonarda, spowodowanej szkodliwym oddziaływaniem na przestrzeni lat takich czynników, jak światło, wilgoć czy temperatura.
„Musimy wziąć pod uwagę, że starodawny papier ma wysoką zawartość celulozy, ponieważ wykonywany był ze skrawków tkanin, w przeciwieństwie do nowożytnego papieru, który zrobiony jest głównie z ligniny, substancji organicznej otrzymywanej z drewna. Starzenie się wiąże się z dwoma zjawiskami: jednym z nich jest kruchość włókien celulozowych, spowodowana przede wszystkim hydrolizą, drugie to powodujące żółknięcie papieru utlenianie, na skutek którego tworzą się różne grupy związków chemicznych, takich jak ketony, aldehydy i grupy hydroksylowe, zw. chromoforami, które absorbują światło szczególnie w obszarach koloru niebiesko-fioletowego światła widzialnego oraz ultrafioletu, nadając papierowi charakterystyczny żółtawy, czerwonawo-żółty kolor (kolor, który odbija się od papieru, nie ma chromoforu, a zatem jest barwą dopełniającą)”, dodaje Adriano Mosca Conte.
W wyniku analizy porównawczej próbek starożytnego papieru pochodzącego z tej samej epoki co rysunek Leonarda i próbek papieru nowożytnego, postarzałego sztucznie w pomieszczeniach zamkniętych i o dużej wilgotności, naukowcy odkryli, że rodzaj chromoforów obecnych w autoportrecie artysty jest bardzo podobny do chromoforów wykrytych w próbkach papieru przechowywanych w wyżej wymienionych kontrolowanych warunkach środowiskowych, zgodnych z dostępnymi informacjami na temat historii tego dzieła.
Istotne znaczenie dla wyników przeprowadzonej analizy ma przede wszystkim określenie ilości chromoforów. Powtórne zastosowanie tej techniki diagnostycznej w przyszłości pozwoli uzyskać wskazówki odnośnie zapewnienia prawidłowego przechowywania i zaprogramowania ewentualnych prac restauratorskich tego dzieła i jemu podobnych. Niemniej, pojawia się pytanie: jakie wpływ może mieć wynik badania na konserwację włoskiego dziedzictwa literackiego, jednego z najważniejszych na świecie? Mosca Conte i jego koledzy planują już realizację nowych projektów, które mogłyby mieć również zastosowanie praktyczne.
„Wraz z innymi naszymi partnerami przedłożyliśmy Unii Europejskiej wniosek do rozpatrzenia dotyczący propozycji opracowania nieinwazyjnych metod renowacji i konserwacji zabytkowych ksiąg”, podsumował Mosca Conte. „W ramach tych projektów my oczywiście zajęlibyśmy się częścią diagnostyczną”.
Źródło: Applied Physics Letters
Grafika: Autoritratto (Autoportret), Leonardo da Vinci, ok. 1515 r., rysunek – sangwina, wym. 33,5 x 21,6 cm, Biblioteca Reale (Biblioteka Królewska), Turyn
