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Caratterizzazione non distruttiva dello stato di conservazione di superfici in marmo tramite spettroscopia FT-IR in riflettanza

Un esempio dell'attività di ricerca dell'ISTM nell'ambito dello sviluppo e della messa a punto di tecniche di indagine non distruttive e portatili per studiare la composizione molecolare delle superfici è l'ottimizzazione della tecnica spettroscopica FT-IR a fibre ottiche per la caratterizzazione di alterazioni e contaminazioni di superfici lapidee in marmo. I risultati ottenuti hanno permesso di applicare la tecnica con successo allo studio delle alterazioni e delle incrostazioni della superficie del David di Michelangelo. L'intervento si colloca nell'ambito di un ampio progetto di monitoraggio che coinvolge Università e altri Istituti CNR come l'ICVBC, di riferimento per la conservazione del patrimonio monumentale.
Le misure in-situ sono state eseguite portando lo spettrofotometro direttamente su un ponteggio appositamente allestito intorno alla scultura per la campagna di monitoraggio. Nei punti in cui la superficie marmorea si presentava sufficientemente piatta la fibra ottica è stata tenuta in posizione da un braccio meccanico (Figura 1). In zone di geometria più complessa la fibra è stata tenuta in posizione a mano. Le misure sono state condotte in zone scelte dopo una accurata osservazione morfologica della superficie focalizzando l'attenzione sulle alterazioni visibili ad occhio: residui di crosta nera, incrostazioni di colore grigio, patine scure e patine di colore giallo. Le misure condotte hanno rilevato la presenza di tre tipi differenti di alterazione della superficie. La presenza di gesso è stata evidenziata non solo nelle croste nere residue (ad esempio sulla mano destra) ma anche nelle incrostazioni diffuse che appaiono di colore grigio (ad esempio sul piede destro e sul lato destro del torace). Inoltre, tracce di gesso sono presenti anche in zone che non appaiono microscopicamente alterate. Le misure quindi permettono di affermare che quantità di gesso superiori al limite di rivelabilità di alcune micromoli/cm2 sono diffuse su tutta la superficie con concentrazioni più elevate in alcune specifiche zone (Figura 2, punti indicati dalle frecce rosse). Ossalati di calcio sono stati identificati in corrispondenza di patine di colore giallo come ad esempio sul piede destro. A differenza dei solfati gli ossalati non sono su tutta la superficie ma localizzati nella parte bassa della statua (Figura 2, punti segnati dalle frecce blu). In alcuni spettri, infine, dai segnali tipici della matrice carbonatica emergono alcuni assorbimenti assegnabili a gruppi carbonilici e alchilici di una componente organica. Basandosi sugli standard acquisiti in laboratorio, per quegli spettri dove gli assorbimenti della componente organica sono più evidenti è possibile ipotizzare la presenza di cera (Figura 2, punti segnati dalle frecce nere). Alcune zone della statua, come la sommità della testa, la guancia destra e il gomito sinistro non presentano alcun tipo di contaminazione rivelabile.

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