Jak se odhalí stáří obrazů? (Zásluhu má samozřejmě … fyzika)

Někteří lidé jsou opravdu šikovní. Umí malovat tak dobře, že se jejich díla dají splést s těmi nejvýznamnějšími obrazy starých mistrů. Padělky se dnes přesto daří odhalit. Zásluhu na tom má - jak jinak - fyzika. Délka blogu 5 min.

Falšovat umělecké dílo je totiž komplikovanější, než se na první pohled může zdát. Určitá malířská technika se dá napodobit, také šikovnost dnešních malířů je srovnatelná s tou, kterou měli už před několika staletími žijící a dnes velice uznávaní umělci. Mezi starými a dnešními obrazy je jen malý, zato podstatný rozdíl. Spočívá především v chemickém složení použitých materiálů.

Geniální falzifikáty

Přitom ani dnes není problém získat staré plátno, na kterém byl namalován bezvýznamný obraz neznámého umělce. Barva se z něj dá smýt nebo mechanicky odstranit. Poté se nahradí novou vrstvou barev - a nový obraz je na světě. Při zběžné prohlídce skvěle imituje opravdu staré dílo. Podobnými “kousky” se kdysi proslavil například Han Van Meegeren, který padělal obrazy malířského mistra Vermeera van Delft tak dobře, že někteří odborníci dodnes odpřísahají jejich pravost.

Moderní fyzika a chemie dnes ovšem podobné akce vylučuje. Dnešní barvy jsou totiž zhotoveny z jiných chemických sloučenin než ty, které byly používány například ve středověku.

Jednou z metod, kterou se dají rozlišit stará a nová díla jerentgenová fluorescence. S její pomocí se dají rozlišit jednotlivé chemické prvky v barevné vrstvě. Podle nich se pak dá usoudit, jak je barva stará.  Metoda má velkou výhodu - na rozdíl od jiných analytických metod se při ní vzorek (obraz) neznehodnotí. Není potřeba vyříznout kousek plátna s barvou a rozpustit ho v tekutinách, spálit nebo jinak zničit.

Rentgenová fluorescence

Exotický názevrentgenová fluorescencepopisuje vlastně poměrně jednoduchou metodu. Využívá elektromagnetické záření v rentgenové části spektra. To je záření, které má vyšší energii než viditelné světlo nebo ultrafialové záření.

Analýza probíhá následovně: rentgenové záření které je produkováno speciálním přístrojem, je namířeno na zkoumaný vzorek. Přitom se musí dbát na to, aby se chemické prvky, které mají být zkoumány, neshodovaly s materiálem, který byl použit v základních komponentech samotného přístroje (materiálem jeho anody). To se dá zajistit poměrně snadno.

Vzorek zkoumaného materiálu se přitom neporuší a neponičí - a nemusí být dokonce ani umístěn do vakua, jako je tomu často při jiných analytických technikách. Rentgenové záření totiž proniká vzduchem celkem bez problémů.

Ke slovu pak přicházejí fyzikální vlastnosti zkoumaných chemických prvků.

Jednotlivé prvky mají specifický počet elektronů (připomeňme si, že se chemické prvky jeden od druhého liší především počtem protonů v jádrech - počet protonů pak odpovídá i počtu elektronů v atomových obalech). Stejně tak mají elektrony u každého prvku v normálním stavu své specifické hladiny energie.  Rentgenové záření v sobě nese tak velké množství energie, že může elektrony z běžného stavu “vyhodit” a “vykopnout” je na vyšší (a nestabilní) energetickou hodnotu. Jedná se o podobný princip, na kterém funguje fluorescence svítících tyčinek, popisovaná v jednom z minulých blogů.

Atomy, které se nacházejí díky rentgenovému záření v tzv. “nabuzeném stavu” (jejich elektrony se nenacházejí v původní a tedy stabilní energetické hladině), mají samozřejmě zájem na tom, aby se zase vrátily do (pro ně) příjemného, základního stavu.

Elektrony pak postupně obsazují své původní energetické hladiny a přebytečnou energii vyzařují ve formě fotonů. U každého prvku je přitom energie fotonů jiná.

Sledováním sekundárního záření se přitom dá určit druh chemického prvku ve vzorku. Je logické, že podstata prvku se během analýzy nezměnila (fyzikální jevy se týkaly jen elektronů v obalech a ne samotných protonů v jádrech). Obraz zůstává nedotčený.

Emitované fotony se dají prozkoumat s ohledem na jejich vlnovou délku nebo energii, kterou nesou. Z technických důvodů je druhý způsob podstatně rychlejší, zatímco první způsob je přesnější - vědci se tedy musí rozhodnout, co je pro ně v daném případě důležitější. Výsledkem analýzy je spektrum, ve kterém je zaznamenána energie a množství emitovaných fotonů.

Poté už je jen potřeba zjistit, kterému prvku (nebo kterým prvkům) se dá přiřadit výsledný signál.

Pomocí kalibrace (paralelně provedených analýz na vzorcích se známou koncentrací prvků) se dá dokonce poznat, kolik prvku obsahuje neznámý vzorek (například zkoumaný obraz).

Existují dokonce také vylepšení, s jejichž pomocí se dá provádět 3D analýza vzorků. Dá se tak určit, kolik barevných vrstev obraz obsahuje nebo ve kterých barevných vrstvách byl použit daný chemický prvek.

Zdroj: můj syn,https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2541, obrázky - Wikipedie