Caratterizzazione di materiali di interesse per i Beni Culturali mediante tecniche di Risonanza Magnetica Nucleare

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

L’attività di ricerca riguarderà l’applicazione di tecniche di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) a materiali porosi e permeabili di interesse per i Beni Culturali (lapideo, legno, carta). Queste tecniche si basano sulle proprietà di rilassamento della magnetizzazione nucleare dei nuclei protonici del liquido che satura lo spazio poroso (in genere l'acqua) o delle molecole che costituiscono il mezzo poroso stesso. Ciò che rende l'NMR particolarmente indicata nell’ambito dei Beni Culturali è l’impiego come sonda della molecola d’acqua; come è ben noto, l’acqua è una delle principali cause di degrado dei materiali porosi impiegati nei manufatti. Saranno presi in considerazione materiali sia non degradati che degradati e successivamente sarà studiato l'effetto di agenti protettivi e consolidanti sui diversi tipi di materiale.

Layman's description

Saranno presi in considerazione materiali sia non degradati sia degradati e successivamente sarà studiato l'effetto di agenti protettivi e consolidanti sui diversi tipi di materiale. Nell'ambito di una collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna, verrà effettuato il confronto tra i risultati ottenuti con la strumentazione portatile e i risultati ottenuti con la Rilassometria tradizionale allo scopo di valutare gli effetti dell'alto gradiente di campo magnetico e di ottimizzare gli strumenti e l'analisi dei dati. Per quel che riguarda i materiali lapidei, nell’ambito di un progetto pilota che ha come oggetto il teatro greco-romano di Taormina, verranno studiati campioni di mattoni del cripto portico voltato e campioni di malta allo scopo di ottenere una caratterizzazione della porosità e di valutare l’eventuale stato di degrado. Per quel che riguarda i materiali lignei, verranno effettuate analisi su provini di differenti essenze lignee sia non trattati sia trattati con vari tipi di prodotti consolidanti (Paraloid B72, Klucel, fluoroelastomeri) per valutare la profondità di penetrazione e la durata nel tempo del trattamento consolidante. Infine verranno effettuate indagini su campioni lignei provenienti da opere oggetto di restauro presso il Museo Diocesano di Palermo. I tempi di rilassamento NMR (sia longitudinale T1, sia trasversale T2) dell'acqua confinata all'interno dello spazio poroso possono essere molti ordini di grandezza più piccoli dei tempi di rilassamento dell'acqua “libera” e le distribuzioni dei tempi di rilassamento possono ricoprire diverse decadi. Questi effetti possono essere correlati a proprietà del mezzo poroso come la distribuzione dei rapporti superficie/volume (S/V) e delle dimensioni dei pori. Tale distribuzione dei tempi di rilassamento è ottenibile attraverso il software Uniform PENalty (UPEN) inversion algorithm per dati di decadimento multiesponenziale. Allo stesso modo è possibile ottenere informazione sui processi di scambio chimico e /o di magnetizzazione che vedono coinvolti i protoni delle macromolecole costituenti il legno e l'acqua presente nella struttura lignea. Per effettuare queste indagini si può utilizzare o il Rilassometro tradizionale o la strumentazione portatile NMR. La strumentazione portatile è caratterizzate da limitazioni geometriche poiché è unilaterale (single-sided), e ciò richiede l'utilizzo di procedure ad hoc. Infatti, nella Rilassometria tradizionale il campione va inserito all’interno di un campo magnetico statico omogeneo, nello strumento NMR unidirezionale, invece, tale campo magnetico è generato da due piccoli magneti permanenti, delle dimensioni di qualche centimetro, mentre una bobina piatta genera il campo magnetico oscillante a radiofrequenze; in questo modo il campo magnetico è applicato da una parte sola del campione, rendendo portatile lo strumento ma, di contro, il campo magnetico in cui si ritrova il campione è fortemente disomogeneo, creando alcune limitazioni sperimentali. La strumentazione NMR portatile utilizzata è il ProFiler (Bruker Biospin, Italia), in grado di realizzare la condizione di risonanza entro uno strato di spessore pari a circa 0.2 cm dalla superficie del magnete. Il volume sensibile x-y-z è di circa 2.0-0.2-0.8 cm, dove l'asse y si riferisce alla direzione perpendicolare alla superficie del magnete e z è parallela al campo magnetico statico. Le misure dei decadimenti del rilassamento trasversale vengono acquisiti attraverso la sequenza pulsata Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) mentre i tempi di rilassamento longitudinali vengono misurati con la sequenza Saturation Recovery.
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/07 → …

Fingerprint

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