Spettroscopia Raman avanzata: alla ricerca delle impronte digitali delle molecole nelle opere d’Arte

Abstract

La messa a punto di un corretto intervento di restauro prevede una fase di indagini mirate ad ottenere la miglior caratterizzazione possibile dei materiali e delle tecniche artistiche, per evidenziare i problemi conservativi e minimizzare il futuro degrado dell’oggetto dovuto all’impatto ambientale. Un posto di rilievo tra i metodi di indagine materica spetta alla Spettroscopia Raman (RS), una delle più potenti tecniche di analisi molecolare tra quelle attualmente disponibili per l’analisi dei beni culturali. Le applicazioni della RS consentono la caratterizzazione di pigmenti, coloranti e leganti, ed altre sostanze organiche, in superfici pittoriche, ceramiche, materiali cartacei, membranacei, tessili e lapidei. La RS consente anche l’identificazione dei prodotti di degrado. La RS ha limitazioni significative nella caratterizzazione di coloranti organici naturali, la cui forte fluorescenza molecolare spesso oscura il segnale Raman, intrinsecamente debole. L’analisi di oggetti del patrimonio culturale è ancora più difficile a causa delle basse concentrazioni dei coloranti usati e dall’interferenza coi vari leganti. La RS ad effetto superficiale (surface-enhanced RS, o SERS) aiuta a superare questi limiti della RS. I recenti sviluppi di questa tecnica emergente, che sfrutta l’amplificazione del segnale Raman da parte di molecole adsorbite su una superficie nanostrutturata di metallo, permettono un’identificazione definitiva di un ampio numero di coloranti naturali e sintetici su opere d’arte con grande selettività e specificità molecolare, e sensibilità superiore rispetto ad altri metodi strumentali. L’obiettivo di questo progetto è quello di formare giovani ricercatori alla diagnostica tramite spettroscopia Raman, a partire dalla sua forma consolidata, fino alle metodologie più recenti e innovative, ed applicate in situ. La formazione prevede il training in un laboratorio di RS d’avanguardia, realizzato dal CNR in collaborazione con l’Opificio delle Pietre Dure, nella sede OPD della Fortezza da Basso. Esso è dotato di strumentazione da banco di ultima generazione e di diversi tipi di strumentazione portatile, a corredo della precedente. La partecipazione al progetto include i gruppi di ricerca del CNR, dell’OPD e del Dipartimento di Chimica di UniFI, le cui competenze specifiche faciliteranno l’implementazione e l’ulteriore sviluppo della tecnica SERS per la diagnostica in ambito della conservazione e restauro.