Projekt ARRS Z1-4404: Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju

Splošni cilj projekta je razviti analitično metodologijo za ustrezno karakterizacijo in klasifikacijo črnil (s poudarkom na črnilih na osnovi ogljika, železo-taninskih, črnilih iz modrega lesa in sepije), prisotnih na izbranih delih na papirju Slovenskih narodnih zbirk (Narodna in univerzitetna knjižnica v Ljubljani in Narodna galerija Slovenije). Zaradi neprecenljive vrednosti izbranih predmetov bomo nadgradili analitske metode za minimalno invazivne in neinvazivne meritve in za analize na mestu samem in optimizirali postopek površinsko ojačene ramanske spektroskopije (SERS). SERS bomo dopolnili z drugimi tehnikami, ki podajajo elementarno/molekularno sestavo (kot so rentgenska fluorescenca, infrardeča spektroskopija, elektronska paramagnetna resonanca). Tako bomo lahko obravnavali več vidikov, kot so detekcija komponent v sledovih, koordinacija kovin prehoda, preiskava interakcij črnil s papirjem in degradacija. Podatkovne zbirke spektralnih meritev modelnih vzorcev bodo služile kot osnova za natančno karakterizacijo in klasifikacijo predmetov iz nacionalnih zbirk. Eksperimentalne analize bomo združili s teoretičnimi raziskavami (modeliranjem), to pa nam bo služilo za osnovo pri sestavi priporočil (smernic) za ohranjanje kulturne dediščine.

Podatki

Podoktorski temeljni raziskovalni projekt

Naslov: Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju

Trajanje: 24 mesecev (1.10. 2022 – 30. 9. 2024)

Šifra: Z1-4404

Vodja projekta: dr. Klara Retko (SICRIS, ORCID, Google Scholar)

Finančni vir: Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS)

Vsebinski opis

Današnjo svetovno kulturno dediščino si je nemogoče predstavljati brez odkritja črnil. Njihova uporaba za pisanje, risanje in slikanje sega nazaj več stoletij. Najstarejša in verjetno najbolj znana so črnila na osnovi ogljika, vendar imajo številna druga, kot so železo-taninska, črnila iz modrega lesa in sepija, enakovreden zgodovinski pomen. V raziskavah dediščinske znanosti je njihova karakterizacija izjemno zahtevna predvsem zaradi heterogenosti, prisotnosti črnil v mešanicah, omejenega vzorčenja, učinkov staranja itd. Pomanjkanje ustrezne analitične metodologije in optimiziranih analitičnih orodij za identifikacijo črnil pogosto vodi do pretirane poenostavitve analitičnih rezultatov in do napačnih tehnoloških interpretacij. Na primer, v primeru črnil iz modrega lesa na osnovi železa se materiale pogosto napačno interpretira kot železo-taninska črnila, medtem ko se zgolj na podlagi odsotnosti železa, materiale napačno označi kot sepijo ali črnilo na osnovi ogljika. Takšne zmotne interpretacije imajo napačen vpliv na umetnostnozgodovinsko in tehnološko ovrednotenje, prav tako pa lahko izzovejo negativne učinke pri ohranjanju dediščine in konservatorskih postopkih, zlasti v primeru kemične stabilizacije, ki se zelo pogosto uporablja za železo-taninska črnila. Dodatno je zelo malo poznanega o okoljskih vplivih na stabilnost črnil na papirju. Trenutno muzeji po vsem svetu uporabljajo veliko vsestranskih sistemov osvetlitve. Vsaka uvedba novega sistema osvetlitve (npr. bele diode) zahteva poglobljeno študijo vpliva osvetlitve na fotokemično razgradnjo črnil.

Splošni cilj projekta je razviti analitično metodologijo za ustrezno karakterizacijo in klasifikacijo črnil (s poudarkom na črnilih na osnovi ogljika, železo-taninskih, črnilih iz modrega lesa in sepije), prisotnih na izbranih delih na papirju Slovenskih narodnih zbirk (Narodna in univerzitetna knjižnica v Ljubljani in Narodna galerija Slovenije). Zaradi neprecenljive vrednosti izbranih predmetov bomo nadgradili analitske metode za minimalno invazivne in neinvazivne meritve in za analize na mestu samem in optimizirali postopek površinsko ojačene ramanske spektroskopije (SERS). SERS bomo dopolnili z drugimi tehnikami, ki podajajo elementarno/molekularno sestavo (kot so rentgenska fluorescenca, infrardeča spektroskopija, elektronska paramagnetna resonanca). Tako bomo lahko obravnavali več vidikov, kot so detekcija komponent v sledovih, koordinacija kovin prehoda, preiskava interakcij črnil s papirjem in degradacija. Podatkovne zbirke spektralnih meritev modelnih vzorcev bodo služile kot osnova za natančno karakterizacijo in klasifikacijo predmetov iz nacionalnih zbirk. Eksperimentalne analize bomo združili s teoretičnimi raziskavami (modeliranjem), to pa nam bo služilo za osnovo pri sestavi priporočil (smernic) za ohranjanje kulturne dediščine.

Cilji

Splošni cilj predlaganega projekta je oblikovati analitično metodologijo za ustrezno karakterizacijo in razvrščanje črnil iz slovenskih narodnih zbirk na čim bolj neinvaziven način ter predlagati optimalne pogoje za ohranjanje takih črnil in tovrstnih del na papirju po vsem svetu. Primeri del (rokopisi, risbe na papirju) bodo izbrani iz zbirk Narodne in univerzitetne knjižnice Ljubljana in Narodne galerije Ljubljana in raziskani v okviru predlaganega projekta (DS3). Slika 1 prikazuje primer rokopisa in risbe, ki sta kandidata za to preiskavo. Da bi dosegli ta splošni cilj, bo treba izpolniti več posebnih ciljev:

CILJ 1: Optimizacija postopka SERS z uporabo substrata SERS na osnovi HPC za minimalno invazivno ali neinvazivno karakterizacijo SERS črnil z možnostjo karakterizacije na kraju samem (DS2)

CILJ 2: Razvoj analitične metodologije za dobro karakterizacijo črnila (DS2)

CILJ 3 Določanje vpliva različnih valovnih dolžin in intenzitete svetlobe na razgradnjo in stabilnost črnil ter dopolnitev napovednega modela z razvitimi odzivnimi funkcijami, osnovanimi na eksperimentalnih meritvah, s čimer bo izdelan vseobsegajoč model razgradnje črnil (DS4)

CILJ 4: Priprava smernic za izbor svetlobnega vira za kustose (DS4)

Slika 1: a) rokopisna zapuščina Jerneja Kopitarja; b) risba Hinka Smrekarja; oba primera sta klasificirana kot železo-taninsko črnilo (fotodokumentacija Narodne in univerzitetne knjižnice, Ljubljana)

FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA

Projektno delo (temeljni podoktorski projekt) je razdeljeno na 4 delovne sklope (DS). DS 1 bo posvečen upravljanju projekta ter diseminaciji doseženih rezultatov. Glavnina raziskovalnega in razvojnega dela bo izvedena v DS 2, DS 3 in DS 4. Vsak DS je nadalje razdeljen v naloge (N), medsebojna odvisnost DS je prikazana v miselnem grafikonu (Slika 2).

Slika 2: Tok informacij projekta (Pert diagram).

DS1 Upravljanje projekta in diseminacija (1. – 24. mesec)

Naloga 1.1 Svetovalni odbor projekta (1. – 24. mesec)

Naloga 1.2 Diseminacija rezultatov v znanstvenih in strokovnih revijah ter na konferencah (12. – 24. mesec)

DS2 Optimizacija SERS postopka in osnova za analitično metodologijo za karakterizacijo črnil(1. – 10. mesec)

Naloga 2.1 Razvoj SERS postopka (1. – 8. mesec)

Naloga 2.2 Priprava modelnih vzorcev črnil na papirju (1. – 8. mesec)

Naloga 2.3 Razvoj spektralne baze modelnih vzorcev črnil (8. – 10. mesec)

DS3 Karakterizacija črnil, pridobljenih iz narodnih zbirk – izdelava baze podatkov (10. – 18. mesec),

Naloga 3.1 Izbor del na papirju iz narodnih zbirk (10. – 11. mesec)

Naloga 3.2 Klasifikacija glede na elementno sestavo (11. – 12. mesec)

Naloga 3.3 Molekulska karakterizacija (12. – 17. mesec)

Naloga 3.4 Klasifikacija črnil (17. – 18. mesec)

DS4 Študija sprememb na izbranih črnilih zaradi vpliva svetlobe (16. – 24. mesec)

Naloga 4.1 Izbor najpogostejših črnil in izvorov svetlobe (16. – 17. mesec)

Naloga 4.2 Študije vpliva svetlobe na stabilnost črnil (17. – 22. mesec)

Naloga 4.3 Smernice za izbiro svetlobnih izvorov (22. – 24. mesec)

BIBLIOGRAFSKE REFERENCE, KI IZHAJAJO NEPOSREDNO IZ IZVAJANJA PROJEKTA

Izvirni znanstveni članek

RETKO, Klara, LEGAN, Lea, KOSEL, Janez, ROPRET, Polonca. Identification of iron gall inks, logwood inks, and their mixtures using Raman spectroscopy, supplemented by reflection and transmission infrared spectroscopy. Heritage science. 2024, vol. 12, article no. 212, str. 1-20, ilustr. ISSN 2050-7445. https://heritagesciencejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40494-024-01323-0, DOI: 10.1186/s40494-024-01323-0. [COBISS.SI-ID 199628035], [JCR, SNIP, WoS, Scopus]

Objavljeni povzetek znanstvenega prispevka na konferenci

RETKO, Klara, LEGAN, Lea, KAVČIČ, Maša, PASNAK, Ekaterina, MALEŠIČ, Jasna, ROPRET, Polonca. Combining different spectroscopic techniques for the investigation of inks : from mock-ups to historical samples. V: ANŽUR, Lana Nastja (ur.), MAHGOUB, Hend (ur.). 1st conference of the Slovenian node of the European Research Infrastructure for Heritage Science : book of abstracts : 22nd November, 2023, University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia. Ljubljana: Faculty of Chemistry and Chemical Technology, 2023. Str. 38-41, ilustr. ISBN 978-961-7078-41-1. https://www.e-rihs.si/uploads/E-RIHS.SI%201st%20Conference%20BoA.pdf. [COBISS.SI-ID 177175043]

RETKO, Klara, LEGAN, Lea, KAVČIČ, Maša, ROPRET, Polonca. Complementary characterisation of different inks by Raman, FTIR nad XRF spectroscopy. V: ROUSAKI, Anastasia (ur.), KOULOUMPI, Eleni (ur.), VERMEERSCH, Eva (ur.). 11th International Conference on the Application of Raman Spectroscopy in Art and Archaeology (RAA2023) : book of abstracts : 4-5 September 2023, Raman spectroscopy training school : 6-9 September 2023, RAA2023 Conference. Athens: National Gallery-Alexandros Soutsos Museum, 2023. Str. 129, ilustr. [COBISS.SI-ID 164153859]

RETKO, Klara, EBEID, Hassan, MORENO CASTAÑO, Sara, STRLIČ, Matija, ROPRET, Polonca. Surface enhanced Raman spectroscopy of natural dyes in historical Islamic paper. V: ROUSAKI, Anastasia (ur.), KOULOUMPI, Eleni (ur.), VERMEERSCH, Eva (ur.). 11th International Conference on the Application of Raman Spectroscopy in Art and Archaeology (RAA2023) : book of abstracts : 4-5 September 2023, Raman spectroscopy training school : 6-9 September 2023, RAA2023 Conference. Athens: National Gallery-Alexandros Soutsos Museum, 2023. Str. 35, ilustr. [COBISS.SI-ID 164165123]

RETKO, Klara, EBEID, Hassan, STRLIČ, Matija, ROPRET, Polonca, ELNAGGAR, Abdelrazek. Insights into the non-invasive characterisation of dye-containing iron-gall inks by Raman spectroscopy. V: PINTAR, Albin (ur.). Slovenski kemijski dnevi 2023 = 29th Annual Meeting of the Slovenian Chemical Society : zbornik povzetkov = book of abstracts : 13.-15. september 2023, Portorož, Portorose, Slovenija. Ljubljana: Slovensko kemijsko društvo, 2023. Str. 129. ISBN 978-961-95922-2-9. [COBISS.SI-ID 191675907]

RETKO, Klara, LEGAN, Lea, KNAFLIČ, Tilen, HUŠ, Matej, ROPRET, Polonca. Spectroscopic analysis of mixtures of iron gall inks and logwood. V: ZISI, Angeliki (ur.), DE FERRI, Lavinia (ur.). InART : book of abstracts : 6th International Conference on Innovation in Art Research and Technology : 4-7 June 2024, Oslo, Norway. Oxford: Archaeopress Archaeology, 2024. Str. 204-205. ISBN 978-1-80327-742-4. [COBISS.SI-ID 199219203]

RETKO, Klara, LEGAN, Lea, KRAŠEVEC, Ida, ROPRET, Polonca. Impact of light, temperature and relative humidity on iron gall inks, logwood inks, and their mixtures on paper. V: PINTAR, Albin (ur.). Slovenski kemijski dnevi 2024 : zbornik povzetkov = book of abstracts : 30 let = 30 years : 18.-20. september 2024, Bernardin, Portorož. Elektronska izd. Ljubljana: Slovensko kemijsko društvo, 2024. Str. 122. ISBN 978-961-95922-3-6. https://skd2024.chem-soc.si/wp-content/uploads/2024/08/SKD-2024-Zbornik-povzetkov_compressed.pdf. [COBISS.SI-ID 208553731]

Objavljeni povzetek strokovnega prispevka na konferenci

RETKO, Klara, LEGAN, Lea, KAVČIČ, Maša, MALEŠIČ, Jasna, ROPRET, Polonca. Črnila in ugotavljanje vrste črnil s spektroskopskimi tehnikami. Konservator-restavrator : povzetki strokovnega srečanja. 2024, str. 107, 152, ilustr. ISSN 1854-5289. [COBISS.SI-ID 197809155]

Končno poročilo o rezultatih raziskav

RETKO, Klara, NIKOLIĆ, Nik. Preiskava izbranih vzorcev črnil na papirju zbirke UL FKKT z ramansko mikroskopijo : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARIS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2024. 34 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 187425795]

RETKO, Klara, NIKOLIĆ, Nik. Karakterizacija izbranih vzorcev črnil na papirju zbirke UL FKKT : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS (ARIS) Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 38 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 181306371]

RETKO, Klara, NIKOLIĆ, Nik, SEMENIČ, Dona. Kolorimetrija izbranih vzorcev črnil na papirju : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1-4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 60 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163580419]

RETKO, Klara. Preiskava izbranih umetno staranih vzorcev črnil na papirju (P1) z ramansko spektroskopijo – primerjava termičnega in svetlobnega staranja : poročilo dediščinskih raziskav. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 99 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 171937539]

RETKO, Klara. Priprava vzorcev izbranih črnil na papirju v sklopu projekta ARRS Z1-4404 (Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju) : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1-4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 79 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 153851395]

RETKO, Klara. Spektralna baza FT-ramanskih spektrov izbranih črnil – 3. del : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 45 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163583491]

RETKO, Klara. Spektralna baza ramanskih spektrov izbranih črnil – 1. del : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 83 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 158655747]

RETKO, Klara, NIKOLIĆ, Nik. Spektralna baza ramanskih spektrov izbranih črnil – 2. del : poročilo dediščinskih raziskav – primerjava spektrov tekočih in posušenih črnil v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 66 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163582211]

RETKO, Klara, OCEPEK, Jan. Spektralna baza ramanskih spektrov izbranih črnil – 4. del : poročilo dediščinskih raziskav – primerjava ramanskih spektrov (785, 532 nm) izbranih tekočih in posušenih črnil. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 121 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 168638979]

RETKO, Klara, NIKOLIĆ, Nik. Spektralna baza ramanskih spektrov izbranih črnil – 5. del : poročilo dediščinskih raziskav – primerjava spektrov papirja, črnila in črnila na papirju (PAPIR 1). Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 46 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 171935491]

RETKO, Klara. Spektralna baza refleksijskih FTIR-spektrov izbranih črnil na papirju z oznako P5 : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 62 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163584515]

LEGAN, Lea. Spektralna baza refleksijskih FTIR-spektrov izbranih črnil na papirju z oznako P1 : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 62 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163600643]

LEGAN, Lea. Spektralna baza refleksijskih FTIR-spektrov izbranih črnil na papirju z oznako P1, TRH staranje : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 67 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163603203]

LEGAN, Lea. Spektralna baza refleksijskih FTIR-spektrov izbranih črnil na papirju z oznako P1, UV – Vis staranje : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 109 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163603971]

LEGAN, Lea. Spektralna baza refleksijskih FTIR-spektrov izbranih črnil na papirju z oznako P5, TRH staranje : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 68 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 163609091]

RETKO, Klara, OCEPEK, Jan. Postopek površinsko ojačene ramanske spektroskopije za določevanje izbranih črnil na papirju : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS (ARIS) Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 39 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 181310723]

RETKO, Klara, SEMENIČ, Dona. Primerjava spektrov (prenosni ramanski spektrometer) črnil na različnih papirjih; vpliv T, RH : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 139 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 187038211]

RETKO, Klara, NIKOLIĆ, Nik. Spektralna baza ramanskih spektrov izbranih črnil – prenosni ramanski spektrometer (dodatni vzorci) : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARRS Z1- 4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2023. 46 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 181211907]

RETKO, Klara, KRAŠEVEC, Ida. Analiza (kolorimetrija in mikrobledenjemer) izbranih črnil na papirju, izpostavljenih svetlobnemu staranju (LED) : poročilo dediščinskih raziskav v okviru projekta ARIS Z1-4404 “Karakterizacija in stabilnost črnil na papirju”. Ljubljana: Zavod za varstvo kulturne dediščine Slovenije, Center za konservatorstvo, Raziskovalni inštitut, 2024. 48 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 207188995]

SESTAVA PROJEKTNE SKUPINE S POVEZAVAMI NA PODATKE SICRIS

(/:Podoktorski temeljni raziskovalni projekt)

Vodja projekta: Klara Retko, šifra: 35834, povezava na SICRIS: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/41005

OSNOVNI PODATKI GLEDE FINANCIRANJA

Projekt (so)financira ARRS s 1700 letnimi urami cenovnega razreda B za obdobje 2 let. Pričetek (so)financiranja je 1. 10. 2022.