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RÉSUMÉ
Les modifications chimiques liées à la perte de couleur du pigment smalt dans les peintures historiques ont été analysées par la spectroscopie d'absorption des rayons X utilisant le rayonnement synchrotron. La taille micronique du faisceau de rayons X et la gamme d'énergie étendue offertes par les lignes de lumière LUCIA et DiffAbs du synchrotron SOLEIL ont été déterminantes pour sonder individuellement les grains de smalt dans des microprélèvements de peintures provenant des collections de la National Gallery (Londres) et du musée du Louvre (Paris). Les spectres XANES et EXAFS enregistrés au seuil K de l'ion colorant cobalt ont révélé que ce changement de couleur était associé au changement de coordinance du cation.
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Laurianne ROBINET : Ingénieure de recherche sur la plateforme IPANEMA du synchroton SOLEIL - (actuellement Ingénieure de recherche du ministère de la culture au Centre de Recherche sur la conservation des Collections (CRCC), USR 3224 du CNRS, Museum national d'histoire naturelle)
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Nicolas TRCERA : Scientifique sur la ligne LUCIA du synchrotron SOLEIL
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Sandrine PAGÈS-CAMAGNA : Ingénieure de recherche du ministère de la culture au Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France (C2RMF)
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Marika SPRING : Scientifique à la National Gallery à Londres
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Solenn REGUER : Scientifique sur la ligne DiffAbs du synchrotron SOLEIL
INTRODUCTION
Domaine : Technique d'analyse synchrotron
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Spectroscopie d'absorption X
Domaines d'application : Analyse chimique d'œuvres patrimoniales
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde :
Contact : http://www.synchrotron-soleil.fr/ipanema
L'expertise technique et scientifique de référence
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4. Conclusion
La spectroscopie d'absorption des rayons X par rayonnement synchrotron est une technique très intéressante dans l'étude des matériaux du patrimoine, notamment pour comprendre les phénomènes d'altération. Bien que celle-ci ne puisse être utilisée en routine pour l'analyse de peintures, elle offre la possibilité de répondre à des questions bien spécifiques sur une œuvre ou un corpus d'œuvres. Cette technique permet d'étudier des matériaux aussi bien amorphes que cristallisés, et cela de façon non destructive. Grâce à l'énergie accordable de sa source, la technique permet de sonder l'environnement d'un atome spécifique et d'accéder à des informations à la fois qualitative par le XANES, et quantitative par l'EXAFS sur la structure des composés présents. La brillance du faisceau fournie par le rayonnement synchrotron ainsi que sa taille, pouvant atteindre quelques microns, permettent d'examiner des zones bien localisées au sein des matériaux complexes et hétérogènes que sont les matériaux du patrimoine. Ce paramètre s'est révélé crucial dans l'étude du smalt pour analyser indépendamment les grains de pigment directement au sein des coupes de peinture.
Cependant, l'utilisation de la spectroscopie d'absorption des rayons X seule ne permet pas toujours d'obtenir toutes les informations pour comprendre un phénomène, notamment quand plusieurs matériaux et réactions sont impliqués. Pour cette raison, il est parfois nécessaire de coupler des mesures XAS à plusieurs énergies d'absorption, ou plus généralement de coupler le XAS à d'autres techniques de laboratoire ou d'autres techniques synchrotron.
Dans l'étude de l'altération du pigment smalt au sein des peintures, la spectroscopie d'absorption des rayons X a été déterminante dans la compréhension de la perte de couleur. Cependant, le couplage du XAS à l'analyse élémentaire et aux spectroscopies vibrationnelles a été indispensable pour accéder à une vue globale des mécanismes d'altération mis en jeu.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KRAUSE (M.O.) - Atomic radiative and radiationless yields for K and L shells. - J. Phys. Chem. Data, vol. 8, no 2, p. 307 (1979).
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(2) - TAILLEFUMIER (M.), CABARET (D.), FLANK (A.-M.), MAURI (F.) - X-ray absorption near-edge structure calculations with the pseudopotentials : Application to the K edge in diamond and α−quartz. - Phys. Rev. B, 66, p. 195107 (2002).
-
(3) - JOLY (Y.) - X-ray absorption near-edge structure calculations beyond the muffin-tin approximation. - Phys. Rev. B, 63, p. 125120 (2001).
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(4) - STERN (E.A.), SAYERS (D.E.), LYTLE (F.W.) - Extended x-ray-absorption fine-structure technique. III. Determination of physical parameters. - Phys. Rev. B, 11, p. 4836 (1975).
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(5) - SAYERS (D.E.), STERN (E.A.), LYTLE (F.W.) - New technique for investigating noncrystalline structures : Fourier Analysis of the extended X-ray-absorption fine structure. - Phys Rev. Lett., 27, p. 1204 (1971).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Synchrotron SOLEIL http://www.synchrotron-soleil.fr
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Logiciel Athena, Newville M., IFEFFIT : interactive XAFS and FEFF fitting, J. Synchrotron Rad. 8, 322, 2001.
Logiciel Cherokee http://www.icmpe.cnrs.fr/spip.php?article578
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