Una nanostruttura spugnosa



Scansione di uno schermo della dinastia Qing con la spettroscopia di fluorescenza a raggi X

Università nordoccidentale


Berretto cinese, dinastia Qing (1644-1912), XVIII-XIX secolo, filo d'oro, piume di martin pescatore, ambra, corallo, giadeite, avorio, vetro e seta

Berretto cinese, dinastia Qing (1644-1912), XVIII-XIX secolo, filo d’oro, piume di martin pescatore, ambra, corallo, giadeite, avorio, vetro e seta

Per gentile concessione dell’Art Institute di Chicago


Un'immagine al microscopio elettronico a scansione di una piuma di martin pescatore rivela nanostrutture quasi ordinate

Un’immagine al microscopio elettronico a scansione di una piuma di martin pescatore rivela nanostrutture quasi ordinate

Maria Kokkori/Università del Nordovest


Aumentando l'ingrandimento delle immagini al microscopio elettronico a scansione, i ricercatori hanno scoperto un'architettura spugnosa su scala nanometrica.

Aumentando l’ingrandimento delle immagini al microscopio elettronico a scansione, i ricercatori hanno scoperto un’architettura spugnosa su scala nanometrica.

Maria Kokkori/Università del Nordovest

Il team della Northwestern ha iniziato a osservare le piume del martin pescatore nel materiale Tian-sui attraverso la postdoc Madeleine Meyer, che ha un background in chimica e nanostrutture ed è interessata a combinare tale esperienza con lo studio del patrimonio culturale. D Primo passo È stato identificato che le specie di uccelli forniscono le piume utilizzate nelle tende e nei pannelli della dinastia Qing, nonché altri materiali utilizzati. I ricercatori hanno rimosso con attenzione gli strati superiori e hanno ripreso le piume con la microscopia elettronica a scansione per vedere meglio la nanostruttura sottostante. L’imaging iperspettrale ha rivelato come le diverse aree dello schermo assorbono e riflettono la luce.

Il team si è avvalso anche della collaborazione del centro con il Field Museum di Chicago, confrontando le piume dello schermo con la vasta collezione di specie di uccelli tassidermizzate del museo. Schermi e pannelli presentavano piume di martin pescatore comune e di martin pescatore dal cappuccio nero, nonché di anatre domestiche (utilizzate per aggiungere una tinta verde). Infine, la fluorescenza a raggi X e la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier hanno permesso loro di creare una mappa delle varie sostanze chimiche utilizzate nella doratura, nei pigmenti, nelle colle e in altri materiali.

Più recentemente, il laboratorio ha collaborato con l’Argonne National Laboratory e ha utilizzato la radiazione di sincrotrone per osservare meglio le nanostrutture delle piume del martin pescatore. Radiazione di sincrotrone Si differenzia dai raggi X convenzionali in quanto è un sottile fascio di raggi X ad altissima intensità prodotto in un acceleratore di particelle. Gli elettroni vengono sparati In un acceleratore lineare (LINAC), vengono accelerati in un piccolo sincrotrone e iniettati in un anello di accumulazione, dove raggiungono una velocità prossima alla luce. Una serie di magneti piegano e focalizzano gli elettroni e, nel processo, emettono raggi X, che possono quindi essere focalizzati lungo la linea del fascio.

Ciò lo rende ideale per l’imaging non invasivo, poiché in generale, quanto più corta è la lunghezza d’onda utilizzata (e maggiore è la potenza della luce), tanto più fini sono i dettagli che si possono immaginare e/o analizzare. Questa è diventata una tecnica popolare per immaginare fragili manufatti archeologici senza danneggiarli, come il copricapo della dinastia Qing con intarsi di piume di King Fisher. In questo caso, l’imaging ha rivelato che le creste microscopiche della piuma hanno una forma intrinseca semi-ordinata, porosa, simile a una spugna, che riflette e disperde la luce, conferendo alle piume la loro gloriosa iridescenza.

“A lungo ammirate nella poesia e nell’arte cinese, le piume del martin pescatore hanno proprietà ottiche sorprendenti”, ha affermato il coautore Dott.ssa Maria Kokkori. “Le nostre scoperte non solo migliorano la nostra comprensione dei materiali storici, ma rimodellano anche il modo in cui pensiamo all’innovazione artistica e scientifica e al futuro dei materiali sostenibili.”

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