Nos tutelles

CNRS

Nos partenaires

Rechercher




Accueil > Recherche > Evolution des matériaux à long terme

Compréhension des réactions chimiques impliquées dans la décoloration des pigments

publié le , mis à jour le

Les travaux consisteront à analyser des matériaux anciens altérés pour identifier les stigmates chimiques principaux de ces altérations, puis de reproduire en laboratoire ces altérations afin de mettre en évidence les facteurs (lumière, température, humidité, polluant…) pouvant favoriser ces réactions. Ces caractérisations qui donnent également des renseignements sur les cinétiques et la thermodynamique de ces phénomènes pourront être utiles aux restaurateurs et conservateurs afin de développer des procédés de traitement et de mettre au point des conditions de stockage/exposition des œuvres adaptées aux matériaux.

Plus particulièrement, nous nous intéressons à la compréhension des réactions chimiques impliquées dans la décoloration des pigments. Ce travail a commencé par l’étude du noircissement du sulfure de mercure (HgS). La dégradation la plus commune du sulfure de mercure rouge, utilisé dans sa forme naturelle du cinabre ou synthétique du vermillon, est la coloration en noir ou gris-argenté. Plusieurs mécanismes sont impliqués dans la dégradation du cinabre et provoquent la formation de différentes espèces chimiques. Cette étude a d’abord porté sur la caractérisation des fragments de peintures historiques : des fresques pompéiennes (Cotte et al., 2006), une peinture murale gothique (Cotte et al., 2008), un tableau de Boltraffio (Cotte et Susini, 2009) ainsi qu’un tableau de Rubens (Radepont et al., 2011). Des stigmates récurrents ont été observés, notamment la formation de composés de chlorure de mercure, ceci en dépit de la variété des œuvres (techniques de fabrication, conditions et lieux de conservation…) Ces études font actuellement l’objet de la thèse de Marie Radepont en co-tutelle avec l’équipe du Prof. Koen Janssens à l’université d’Anvers. En plus de l’étude d’échantillons historiques, Marie s’intéresse à la reproduction sous conditions contrôlées de ces phénomènes de dégradation. Deux travaux similaires dirigés par cette même équipe portent sur les dégradations du jaune de cadmium (CdS) et des jaunes de chrome (PbCrO4).

La caractérisation chimique de ces produits d’altération est assez difficile, particulièrement à cause de la taille micrométrique des (multi-)couches d’altération, et l’effet possible des éléments mineurs et traces. Par conséquent la compréhension des réactions chimiques impliquées n’est pas directe ; de plus, leur cheminement peut être multiple et arriver de façon simultanée. Estimer les effets de plusieurs paramètres environnementaux (lumière, humidité, produits chimiques exogènes tel que le chlore, SO2…) est une claire nécessité pour souligner les facteurs influençant l’altération du cinabre et éventuellement pour proposer des traitements de restauration et de conservation.

Pour les années à venir, différentes directions seront poursuivies : l’extension à d’autres pigments de type sulfure (notamment l’orpiment, As2S3, projet dirigé par K. Keune, université d’Amsterdam) ainsi qu’une étude plus générale de la formation des sulfates sur les peintures et matériaux artistiques. Toutes ces analyses devraient largement bénéficier des développements instrumentaux en cours à l’ESRF, notamment sur ID21 (Cotte et al. 2010) : de la configuration plein champ pour la spectroscopie d’absorption X et de la mise au point d’une station de micro-diffraction. Une thèse (E. Pouyet, ESRF sous la direction de Marine Cotte) est actuellement en cours sur l’analyse de coupes fines de peintures (implication en termes de préparation d’échantillon et d’amélioration des instruments, notamment pour une meilleure combinaison de techniques X et infrarouge).

Références :

Cotte M. ; Checroun, E. ; Susini, J. ; Dumas, P. ; Tchoreloff, P. ; Besnard, M. ; Walter, P., Kinetics of oil saponification by lead salts in ancient preparations of pharmaceutical lead plasters and painting lead mediums. Talanta, 2006, 70 (5), 1136-1142.

Cotte, M. ; Susini, J. ; Solé, V. A. ; Taniguchi, Y. ; Chillida, J. ; Checroum, E. ; Walter, P., Applications of synchrotron-based micro-imaging techniques to the chemical analysis of ancient paintings. Journal of Analytical Atomic Spectrometry 2008, 23, 820-828.

Cotte, M. ; Dumas, P. ; Taniguchi, Y. ; Checroun, E. ; Walter, P. ; Susini, J., Recent applications and current trends in Cultural Heritage Science using synchrotron-based Fourier transform infrared micro-spectroscopy. CR Phys 2009, 10 (7), 590-600.

Cotte, M. ; Susini, J. ; Dik, J. ; Janssens, K., Synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy for art conservation : looking back and looking forwards. Accounts of Chemical Research 2010, 43 (6), 705-714.

Radepont M., de Nolf W., Janssens K., Van der Snickt G., Coquinot Y., Klaassen L. and Cotte M., The use of microscopic X-ray diffraction for the study of HgS and its degradation products corderoite (α-Hg3S2Cl2), kenhsuite (γ-Hg3S2Cl2) and calomel (Hg2Cl2) in historical paintings, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2011, 26 (5), 959-968.