La spettrofotometria IR è una tecnica analitica che rientra nella grande famiglia delle Spettrofotometrie. Tali tecniche consentono, utilizzando, le onde elettromagnetiche (di cui la radiazione denominata IR definisce una porzione ben definita), di studiare le sostanze analizzando il loro comportamento quando esse sono irradiate con OEM.
Gli spettri IR possono essere registrati come Assorbimento o come Riflettanza. Lo spettro di assorbimento è quello comunemente conosciuto nel quale il campione viene irradiato da una radiazione IR e si misura la Trasmittanza (in%) o l’Assorbanza della radiazione, trasmessa attraverso il campione o assorbita da esso.
Gli spettri in Riflettanza sono ottenuti misurando l’intensità della radiazione riflessa in relazione all’intensità della radiazione incidente. Tale metodo permette tempi più brevi di esecuzione. Gli spettri in Riflettanza non sono equivalenti a quelli in assorbimento, anche se i moderni strumenti hanno software di conversione (tali conversioni non sono comunque totali). Il campione, nella riflettanza classica viene posto su un cristallo e irradiato attraverso il cristallo stesso la cui caratteristica principale è quella di essere trasparente alla radiazione IR utilizzata.
Esistono diverse tecniche di IR in riflettanza fra le quali:
Spettrofotometria FT-IR con tecnica HATR e cristallo di ZnSe, Ge o Diamante.
Nel caso di campioni solidi (e.g. polimeri) la tecnica, che viene applicata su campioni tal quali, consente di analizzare la superficie del materiale, entro spessori nell’ordine dei micrometri: l’analisi dei campioni tal quali con tale tecnica interessa perciò, sostanzialmente, la matrice e ne può rilevare sia la natura chimica, nonché la diversa morfologia, se derivante da differenze nella cristallinità superficiale del materiale.
La scelta dell’uno o dell’altro cristallo dipende dalle caratteristiche chimico-fisiche del campione e dal campo spettrale di maggior interesse, nonché dall’opportunità o meno di analizzarne la superficie.
Spettrofotometria DRIFT – Riflettanza diffusa
La tecnica viene applicata sul campione tal quale o dopo opportuni trattamenti fisici o chimici (per es. la sua polverizzazione). Essa consente di analizzare il materiale o la sua superficie del materiale, rivelando i gruppi funzionali delle specie chimiche presenti, siano esse i componenti principali o le eventuali sostanze contenute in percentuali minori ma affioranti alla superficie. Ovviamente, nel caso di miscele omogenee, lo spettro riflette la composizione dell’intero campione. Attraverso indagini spettrali e ricerche in banche dati può essere quindi possibile risalire alla natura chimica dei vari componenti del campione. D’altro canto diventa anche possibile effettuare un accurato confronto fra materiali più o meno simili esprimendone anche matematicamente il grado di somiglianza.
E’ utilizzabile su superfici irregolari, ha bisogno di correzione. Gli strumenti più modrni permettono il prelievo del campione mediante dischi o punte abrasive con una tecnica chiamata GRID: La tecnica viene applicata al campione prelevato mediante semplice abrasione con un apposito disco impregnato di Carburo di Silicio, poi esposto all’interazione con i raggi infrarossi nell’apposito accessorio per l’indagine in Riflettanza Diffusa (DRIFT)
Spettrofotometria MIR – Riflettanza multipla
Tale tecnica è essenzialmente un ATR, se la superficie del campione non presenta un contatto ottimale con il cristallo si può ricorrere alla riflettanza multipla, con la quale vengono analizzate un gran numero di riflessioni sul campione.
Spettrofotometria MICRO-ATR
La tecnica ATR è utilizzata in microscopia attraverso appositi microscopi IR che permettono l’analisi di campioni estremamente piccoli e sottili.
Nel caso di dipinti murali sono utilizzate, essenzialmente le tecniche MIR e ATR e MICRO-ATR. Dobbiamo comunque considerare che tali analisi, da solo, non portano a risultati significativi, in quanto un dipinto murale è una miscela eteorogenea di materiali, ognuno dei quali contribuisce allo spettro IR. L’analisi di uno spettro IR è di difficile interpretazione in caso di molecole complesse, diventa quasi impossibile nel caso di afreschi se non accompagnato da altre tecniche di analisi.
Ultimamente viene studiata con attenzione la tecnica DRIFT/GRID che, sembra, permette l’acquisizione del campione direttamente dall’afresco o dal dipinto, non comportando particolari stress fisici all’opera. Tale tecnica è però utile per capire i composti superficiali dell’opera, in quanto il prelievo è limitato allo strato superificiale.
Saluti
Riferimenti:
Applicazioni della spettrofotometria IR allo studio dei beni culturali – Imma Adrover Gracia -Ed. Il Prato
The detection of dyes by FTIR microscopy in Study Conservation, 39,1994, pp187-192
Methods in scientific examination of work of art – Getty Conservation Institute – M.Derrick