Proyecto de Investigación Fundamental no orientada al (Pal Nacional de I+D+i)

Investigación y Optimización de la Espectroscopia Raman Aplicada al Análisis Directo del Patrimonio Artístico

Una información clave para un conservador/investigador del arte es conocer los materiales constitutivos de las obras patrimoniales. El espectro Raman (información molecular en forma de frecuencias ópticas adicionales a la incidente) que aporta un material (por ejemplo, un pigmento), permite obtener esa información sin deterioro, manipulación, ni muestreo físico de la obra que se analiza. El conocimiento de esta tecnología fotónica debe ser, por tanto, transferido y aplicado a los entornos museísticos y, por extensión, a profesionales del mundo del arte.

Por ello, un reto interdisciplinar de este proyecto es investigar las posibles ventajas, y sobretodo los problemas, que puede ofrecer un espectrómetro Raman portátil cuando se analiza directamente una obra de arte, esto es, sin realizar una limpieza previa de la misma, sin extracción de micromuestras y sin trasladarla de su entorno natural al laboratorio (asegurar el traslado de una obra patrimonial resulta más caro que el presupuesto de este proyecto). Se trata, por tanto, de avanzar un paso más en el análisis de pigmentos artísticos con espectroscopia Raman. Ello requerirá afrontar y superar nuevos y diversos problemas, ya que la información detectada será, en general, débil, nula o, como mínimo, muy confusa debido a la gran cantidad de pigmentos existentes, sobretodo a partir del último tercio del siglo XIX con la aparición de la química aromática. La causa principal de la degradación del espectro Raman es la fluorescencia debida a los altos niveles electrónicos inducidos por la frecuencia del láser empleado. Esta señal indeseable es generada por los aglutinantes (especialmente, en pintura al óleo y al temple) y por los eventuales barnices más o menos oxidados. Y, además de limitar el tiempo de adquisición de un espectro (por saturación del CCD), presenta un nivel de fluctuación (ruido shot) que puede enmascarar la señal deseada (bandas Raman de los pigmentos).

Es un objetivo del proyecto detectar espectros con una SNR suficiente para garantizar la identificación objetiva de cualquier pigmento. Para este fin se propone utilizar un equipo Raman realmente portátil cuyo láser de excitación sea IR, obteniéndose así niveles de fluorescencia menores que con láseres visibles, aunque también será menor la intensidad de las bandas Raman. Se utilizará radiación UV pulsada, con un equipo ya disponible, en los casos en que la calidad del espectro no sea suficiente; se trata de microeliminar localmente, y de forma controlada, la concentración de aglutinante y/o barniz aprovechando el efecto de fotoablación no térmica inducido por los pulsos UV. Otro objetivo del proyecto es el desarrollo de un cabezal óptico con una triple entrada (láser IR continuo, láser UV pulsado y fuente de luz blanca) para garantizar el mismo punto de incidencia de las tres fuentes en la superficie del objeto analizado. Se considera imprescindible la creación de una nueva colección de pigmentos patrones de trascendencia histórica cuya elaboración se llevará a cabo siguiendo antiguas recetas, procesas de síntesis originales, posibles adulterantes y masificadores empleados y, en su caso, se aportará información sobre las patentes de registro de cada pigmento. Así, una vez caracterizados espectralmente, se dispondrá de una base de datos global, es decir, una librería documentada de espectros (LDE) que aportará información molecular, espectral y documental sobre los pigmentos clave utilizados en la historia.