LABORATORIO DI CHIMICA - Relazione annuale anno 2012 PREMESSA Nel I quadrimestre 2012, è perdurata l’indisponibilità del laboratorio di “chimica classica”, per lavori di ristrutturazione. Nel II quadrimestre 2012 ho proceduto alla sistemazione del Laboratorio di Chimica, dopo i lavori di ristrutturazione, ma il laboratorio non era funzionante al 100%, dato che si dovevano ancora spostare alcuni strumenti e mancava il controllo del sistema per gas puri e il loro acquisto. Attualmente, è stato completato lo spostamento della strumentazione, ma manca ancora il controllo del sistema di gas puri, il loro acquisto e l’allaccio all’Assorbimento Atomico. A peggiorare la situazione di stallo del laboratorio di chimica classica, si sono aggiunti guasti agli strumenti scientifici, dettagliatamente specificati nella sezione riguardante le attrezzature possedute. Malgrado le difficoltà operative, strumentali e l’endemica carenza di personale, l’attività del laboratorio di chimica non si è mai interrotta. ATTIVITÀ DI ANALISI E DI RICERCA. Le ultime lettere di Aldo Moro È proseguito il lavoro sulle lettere di Aldo Moro, con l’analisi dei risultati ottenuti nel corso della campagna di misure eseguite a fine 2011. La spettroscopia di fluorescenza da raggi X ha mostrato estrema variabilità nella composizione delle impurezze da foglio a foglio, ma anche all’interno di singoli fogli. Le misure Raman hanno evidenziato che la carta -sia quadrettata, sia extra strong- è molto ossidata. La forte ossidazione ha contribuito a tutti gli spettri Raman con una banda elevatissima di fluorescenza, che non è stato possibile rimuovere, neanche dopo lunghissime accumulazioni (fino a 7 ore di misura). Tale banda ha spesso mascherato il segnale proveniente dagli inchiostri che, dipendendo dalla concentrazione -assai scarsa- del materiale, sarebbe stato di bassa intensità anche senza la presenza della fluorescenza proveniente dalla carta. Solo in alcuni casi è stato possibile, dopo rimozione matematica del fondo, far emergere alcuni segnali dovuti ad uno dei coloranti (blu di metilene) e a plastificanti/lubrificanti. In spettroscopia Infrarossa, applicata non distruttivamente con i summenzionati problemi strumentali, quindi con efficienza bassissima, è stato dominante il contributo della lignina presente nell’impasto fibroso della carta, che ha mascherato qualsiasi altro segnale proveniente o dai coloranti o dai solventi/plastificanti.
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Oratorio dei Filippini La dr. Maria Speranza Storace, incaricata del restauro di un manoscritto dei Filippini (Padre Zazzera), ha segnalato la presenza di un problema circoscritto a zone che avevano subito attacchi biologici: un’alterazione particolare degli inchiostri che sembravano essere virati al bianco. L’analisi Raman delle carte e soprattutto degli inchiostri ha mostrato la presenza di jarosite -di origine fungina- al di sopra dell’inchiostro ferro-gallo tannico, il cui spettro sottostante era ben leggibile. Le indagini e la ricerca sulla jarosite biogenica sono state condotte in collaborazione col laboratorio di biologia. Ho proposto di eseguire un saggio, sotto microscopio, di tamponamento con cotone leggermente inumidito con acqua, per verificare se fosse possibile rimuovere lo strato di jarosite e liberare l’inchiostro sottostante, senza interferire con esso. Il saggio ha avuto esito positivo e tutte le zone affette sono state ripulite, rendendo possibile una lettura più agevole del testo, ritornato del colore nero originario. Le analisi Raman dopo il tamponamento con acqua confermano la rimozione, più o meno completa, della jarosite biogenica, fornendo spettri di inchiostro ferro-gallo tannico. A mia conoscenza, tale tipo di intervento di recupero di un testo danneggiato da jarosite non era mai stato né tentato, né eseguito. Autoritratto di Leonardo da Vinci All’inizio di marzo, quando è giunto in Istituto per accertamenti diagnostici l’autoritratto di Leonardo, i problemi strumentali sono diventati estremamente pressanti. Non era possibile, infatti, pensare di eseguire indagini diagnostiche su un’opera di tale importanza con la strumentazione non perfettamente efficiente. Mi sono allora attivata per ottenere sponsorizzazioni tecniche. La ditta Assing, a titolo gratuito, ha risolto i problemi di software connessi con il malfunzionamento della telecamera e altri problemi collaterali legati all’acquisizione dei dati strumentali. La ditta Renishaw, a titolo gratuito, ha prestato, per il tempo necessario alle misure, un braccio esterno per lo spettrometro Raman, che ha sostituito la testa esterna di misura. La ditta Thermo Fisher, a titolo gratuito, ha sostituito la fenditura del microscopio infrarosso. L’autoritratto di Leonardo è affetto da foxing diffuso e deturpante. Dato che, in anni passati e per primi al mondo abbiamo applicato in Istituto la Microscopia a Forza Atomica (AFM) allo studio della morfologia dei supporti scrittori e allo studio del foxing, ho ritenuto indispensabile cercare di ottenere il prestito di un microscopio a forza atomica per indagini non distruttive. L’applicazione dell’AFM ci aveva consentito, infatti, di mettere a punto un metodo per discriminare il foxing chimico da quello biologico, cosa che non era riuscita ad alcun altro gruppo di ricerca. La ditta Lot Oriel si è detta disponibile al prestito, non oneroso, per una giornata di misure e l’autoritratto è stato analizzato con lo strumento Nanosurf EasyScan2, FlexAFM. 2
L’esame dei dati ha mostrato forte ossidazione della carta con formazione di gruppi carbonilici, doppi e tripli legami carbonio-carbonio (Raman e Microscopia IR); diffusa presenza di inquinanti metallici, soprattutto ferro (XRF) e foxing di tipo chimico (AFM). Ho poi elaborato e correlato i dati ottenuti da tutte le analisi effettuate sull’autoritratto di Leonardo (IR, Raman, AFM, XRF, L*a*b*) per ottenere un quadro completo dello stato di conservazione dell’opera e proporre possibili metodi di intervento da presentare alla commissione internazionale che deve decidere sul futuro dell’autoritratto. Rotoli del Mar Morto Ho proseguito l’analisi dei dati Raman ottenuti su pergamene dei Rotoli del Mar Morto appartenenti all’Archivio Reed, nell’ambito della collaborazione tra l’Istituto, il BAM e Bessy di Berlino. Si stanno paragonando i risultati ottenuti in spettroscopia Raman confocale e in spettroscopia Raman a Trasformata di Fourier per valutare quali informazioni possano essere ottenute con l’una e con l’altra tecnica, al fine di determinare i trattamenti di preparazione delle pergamene nel mondo ebraico. Parte dei risultati delle analisi sono stati presentati dalla dr. Rabin alla 10th Biennal International Conference of the Infrared and Raman Users Group (IRUG 10) di Barcellona Inchiostri ferro-tannici e ferro-gallo tannici Ho elaborato i dati ottenuti da spettri IR, Raman, XRF su inchiostri ferro-tannici, misurato campioni invecchiati naturalmente e preparato altri campioni utili allo svolgimento della ricerca volta alla caratterizzazione delle mediazioni grafiche, alla loro differenziazione in funzione dell’estratto vegetale impiegato in fabbricazione e, ove possibile, alla collocazione geografica dell’inchiostro. Per l’estrazione di tannini dai legni e la preparazione di inchiostri ferro-tannici, ho adottato il seguente schema: il legno da cui estrarre il tannino si riduce in polvere in mortaio di porcellana a 0.782 g di polvere di legno si addizionano 5 ml di H2O distillata e si lascia in infusione a freddo per 60 ore si filtra l’estratto su carta Whatman n. 1 si aggiunge H2O distillata fino a ripristinare il volume iniziale di 5 ml si aggiungono 0.31 g di gomma arabica, quindi 0.189 g di solfato ferroso. Ho preparato: inchiostri da sommacco (Rhus Coriaria), Mirabolano (Prunus Cerasifera), Mangrovia (Rhiziphora Mangle). Decreto di Nomina di Cavour Le indagini (µ-Raman, XRF) sul decreto di nomina di Cavour a Ministro Segretario di Stato per gli Affari della Marina, Agricoltura e Commercio, 11 ottobre 1850, hanno permesso di riconoscere tutti i diversi tipi di inchiostri impiegati nel decreto, lo stato di conservazione della carta sia nelle zone 3
indenni, sia nelle zone affette da foxing. Al termine delle analisi e dell’elaborazione dei dati sperimentali, ho suggerito di effettuare un trattamento chimico di riduzione e di contestuale deacidificazione, da eseguire via spray con t-butil-amminoborano e propionato di calcio. Lacche alluminate e volume di Giovanni Antonio Nigrone Le analisi su un volume di Giovanni Antonio Nigrone (µ-IR, µ-Raman, XRF), hanno permesso di caratterizzare la tavolozza impiegata dall’artista e di postulare un’ipotesi sulla vernice impiegata in alcune carte. Per la corretta attribuzione dei risultati spettrali e per avvalorare/confutare l’ipotesi di presenza di lacca gialla da Rhamnus cathartica o da altre piante, postulata da una studiosa di pigmenti in visita all’Istituto, è stato necessario sintetizzare le più diffuse lacche gialle alluminate. Preparazione di lacche alluminate: si pesta in mortaio la sostanza vegetale da cui si deve estrarre il colorante, si aggiunge una soluzione di K2CO3 (1:15 w/w) in quantità pari a 10 volte il peso del vegetale; si riscalda lentamente fino ad ebollizione, che si mantiene per 1 ora dopo raffreddamento si filtra si aggiunge al filtrato, lentamente e sotto blanda agitazione, una soluzione di allume di rocca 2:5 w/w: a contatto con la soluzione alcalina si ha violento sviluppo di CO2 e formazione di schiume. Si continua ad aggiungere allume fino a scomparsa di CO2 si lascia riposare fino a precipitazione conclusa (1-3 giorni) si risciacqua più volte con H2O distillata, per decantazione si lascia seccare la lacca a T ambiente Ho preparato lacche alluminate da spincervino acerbo(Rhamnus cathartica), da curcuma (Curcuma Longa) e da zafferano (Crocus Sativus). Le indagini spettrali sui campioni preparati, confrontate a quelle eseguite direttamente sull’originale, hanno permesso di escludere l’uso di una qualsiasi lacca nel volume in esame. Codice purpureo di Rossano Calabro Il codice purpureo di Rossano Calabro è stato analizzato (µ-IR, µ-Raman, XRF), per l’identificazione dei pigmenti impiegati nelle miniature e della composizione della pellicola di protezione apposta nel ’900. Tale pellicola è risultata composta da nitrato di cellulosa, in alcune zone ristrette e da gelatina nella maggior parte delle aree interessate. Non avendo a disposizione nella libreria spettrale alcuno spettro standard della porpora di Tiro (6-6 dibromoindaco) sto tentando la preparazione sintetica del colorante (procedura descritta nel seguito). Sintesi di coloranti organici (collaborazione con Dip. Chimica, Sapienza, Roma)
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La tavolozza impiegata è stata quasi completamente ricostruita, confrontando i risultati ottenuti con le tre tecniche impiegate. Restano dubbi sul possibile impiego di lacche rosse. A tale scopo, con la Sig.ra Nuccetelli, responsabile del laboratorio di restauro, abbiamo preparato, seguendo antiche ricette ed impiegando lacche storiche, che appartengono al laboratorio di chimica, una serie di campioni (garanza, verzino, geranio, lacca rosa, lacca violetta) da cui ho raccolto spettri Raman e Infrarossi. Nessuno spettro combacia con quelli raccolti dal codice. PROGETTI REALIZZATI E/O IN CORSO. In corso: Inchiostri arabi: loro metodi di fabbricazione e riconoscimento, tramite traduzione dall’arabo di fonti -per la maggior parte mai tradotte in lingue occidentali e disponibili solo in forma manoscrittainerenti la produzione del libro e, in particolare, la preparazione di inchiostri e adesivi, sulla preparazione di pelli e supporti scrittori. Le fonti coprono un arco temporale che si estende dal IX al XVII secolo.
Il progetto si svolge in collaborazione con l’Università degli studi di Napoli
“L’Orientale”. Mentre sta proseguendo, in laboratorio, l’attività di preparazione di inchiostri di “tipo arabo” e la loro caratterizzazione, la traduzione dall’arabo, da parte della dottoranda dell’Orientale di Napoli, ha subìto dei ritardi , dovuti all’indisponibilità temporanea della dottoranda. Pergamene: caratterizzazione chimico-fisica di pergamene storiche, loro metodi di fabbricazione e loro degradazione con il BAM-Berlino, il Max Planck-Berlino, e il Synchrotron Radiation Facility Bessy-Berlino. Disegni di Fellini: studio delle mediazioni grafiche moderne (pennarelli, chine contemporanee, pastelli, ...) per la caratterizzazione dei disegni di Federico Fellini, del loro stato di conservazione, per mettere a punto metodi di trattamento/conservazione e per la creazione di un dfata-base spettrale. Il progetto si svolge con l’Università RomaTre, Dip. Fisica, l’Università di Roma “Sapienza”, Di. Chimica e la Fondazione Fellini di Rimini. Parte della ricerca è stata presentata a
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congressi e pubblicata. Anche questo progetto sta subendo dei ritardi, dovuti alla maternità della ricercatrice che mi affianca per le misure sperimentali. Borani: controllo, a 15 anni dall’applicazione, dell’efficacia dei trattamenti di riduzione e di riduzione contestuale alla deacidificazione. I risultati saranno comparati a quelli ottenuti immediatamente dopo i trattamenti, dopo invecchiamenti accelerati e dopo 10 anni di invecchiamento naturale e segneranno il punto finale della ricerca. Terminati: Studio di un inchiostro yemenita contenente sangue; collaborazione col laboratorio di Biologia. Inchiostri tannici: riconoscimento delle componenti chimiche all’interno di tannini provenienti da diverse piante, per la corretta attribuzione degli spettri Raman e IR e la loro correlazione tramite Analisi Multivariata; collaborazione con il Centre for Sustainable Heritage dello University College of London e la Facoltà di Chimica e Tecnologie Chimiche dell’Università di Ljubljana. ALTRE ATTIVITÀ -
Analisi su pigmenti presenti in affreschi e terrecotte (collaborazione con Dip. Chimica, Sapienza, Roma), per ampliare la libreria spettrale in possesso del laboratorio.
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Analisi su Bond americani su richiesta della Direzione, per la Direzione Distrettuale Antimafia di Potenza.
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Risposta per AS Macerata su una richiesta
da parte dell’Università di Camerino per
l’esecuzione di analisi su documenti. -
Risposta per la Fondazione Gramsci in merito alla possibilità di eseguire analisi sui Quaderni di Gramsci.
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Visita ai laboratori da parte di esperti in pergamena dell’Istituto di ricerca e sviluppo per tessuti e pelli di Bucarest.
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Visita al laboratorio da parte della delegazione Armena, nell’ambito del seminario Sharing Conservation Experiences, 13/12/2012 -Icrcpal.
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Supporto al laboratorio di restauro.
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Sistemazione del Laboratorio di Chimica, dopo i lavori di ristrutturazione.
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Controllo della riparazione della cella di invecchiamento Angelantoni.
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Partecipazione al Tavolo di Concertazione MIUR-MiBAC.
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Incarico e coordinamento, per l’Istituto, del materiale da inviare per la partecipazione alla Mostra Memoria/Futuro. Tecnologie per il Patrimonio Culturale maturata nell’ambito del progetto “Un viaggio nell’Italia della scienza: alla scoperta delle tecnologie innovative per la cultura” promosso dal tavolo di concertazione MIUR-MiBAC. La mostra itinerante è stata inaugurata venerdì 14 dicembre, presso l’Archivio di Stato di L’Aquila. L’itineranza della mostra proseguirà nel 2013, toccando le città di Campobasso, Enna, Trieste, Roma e Ferrara.
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Partecipazione al tavolo IPOCH2. 6
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Nomina da parte del Segratario Generale MiBAC a membro del National Consultation Panel (NPC) per la Joint Programming Initiative on Cultural Heritage and Global Change (JPICH) e partecipazione ai lavori del tavolo, con designazione quale portavoce ufficiale del tavolo NPC nei confronti del comitato di direzione e coordinamento della JPICH.
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Partecipazione, quale membro del tavolo IPOCH2, alla consultazione nazionale per il programma Horizon 2020.
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Partecipazione, quale membro del NPC, alla consultazione internazionale “Future of Cultural Heritage and Cultural Heritage Research: Real-Time Delphi”, con relative riunioni.
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Collaborazione con il laboratorio di Biologia per una tesi sui biocidi. Analisi dei dati ottenuti dalla studentessa e controllo dell’elaborato.
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Partecipazione, quale RSU eletto nella lista CGIL, alle contrattazioni decentrate in Istituto.
Referaggio per Journal of Raman Spectroscopy, Journal of Cultural Heritage, Analytical Bioanalytical Chemistry, Textile Research Journal. Polymer Degradation and Stability Interviste per France Press e per Focus Didattica -
15 ore di lezione e laboratorio di CHIM 12, Modulo Chimica del restauro per la SAF II anno, preparazione dei powerpoint per le lezioni
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esami per gli studenti della SAF II anno.
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predisposizione del materiale didattico che è stato fornito agli studenti (pdf delle lezioni, articoli di studio e approfondimento elaborati dal Laboratorio di Chimica, articoli di studio e approfondimento di altri autori)
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collaborazione con il laboratorio di Biologia per una tesi sui biocidi
SITUAZIONE DELL'ORGANICO. Il laboratorio consta di 1 sola persona (Marina Bicchieri). Nessun collaboratore né di staff né a contratto/progetto, con l’esclusione della dr. Sodo attualmente in maternità- esclusivamente per il progetto sui pennarelli. CONVENZIONI E COLLABORAZIONI SCIENTIFICHE IN ATTO. -
BAM-Berlino
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Max Planck-Berlino
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Bessy-Berlino
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University College London 7
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Facoltà di Chimica e Tecnologie Chimiche dell’Università di Ljubljana
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Università RomaTre, Dip. Fisica
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Università di Roma Sapienza, Dip. Chimica
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Università degli studi di Napoli “L’Orientale”
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Fondazione Fellini, Rimini
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Laboratorio di Biologia dell’Istituto
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Laboratorio di Restauro dell’Istituto
ATTREZZATURE ACQUISITE Nessuna PUBBLICAZIONI E PARTECIPAZIONE A CONVEGNI Pochi sono i convegni cui ho potuto prendere parte, data la mancanza di fondi per le missioni. Più lungo sarebbe l’elenco di quelle cui il laboratorio è stato invitato, ma non ha potuto prendere parte. Ciò comporta una sempre minore visibilità, soprattutto all’estero, dell’attività dell’Istituto. Per carenza di tempo, legata all’assenza di organico, è scarsa anche la mia attività editoriale e notevoli quantità di risultati di ricerche giacciono confinati nella memoria del computer. Conferenze, Convegni, Seminari -
IRUG 10, Barcellona, Spagna 28-31/3/2012 Ira Rabin, Marina Bicchieri, Armida Sodo, Roman Schütz, Gisela Weinberg, Emanuel Kindzorra, Anka Kohl, comunicazione Preparation of the Jewish Antique Parchments.
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XIX Salone del Restauro, Ferrara, 30-31/3/2012, Marina Bicchieri Analisi diagnostiche delle lettere di Moro.
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M. Bicchieri, seminario Studio dei materiali scrittori nei Beni Culturali nell’ambito del modulo “Sostanze Naturali e Beni Culturali” del Master in Sostanze Naturali, Dip. Chimica Università “Sapienza”, Roma, 17/4/2012.
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M. Bicchieri, Seminario Internazionale Diagnostica conservazione e tutela. I disegni di Leonardo, Roma Icrcpal 25-26/6/2012 comunicazione Analisi spettroscopiche e topografiche.
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M. Bicchieri seminario “La pergamena nei secoli. Riconoscimento e analisi scientifiche” Politecnico di Milano Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”, Milano, 24/9/2012.
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M. Bicchieri comunicazione “Il laboratorio di chimica” presentazione del Laboratorio di Chimica nell’ambito dello scambio Best practices Italia- Serbia - Study visit, Icrcpal, Roma, 12/12/2012.
Pubblicazioni -
M. Bicchieri, M. Monti, G. Piantanida, F. Pinzari, S. Iannuccelli, S. Sotgiu, L. Tireni, The Indian drawings of the poet Cesare Pascarella. Non destructive analyses and conservation treatments. Analytical and Bioanalytical Chemistry: Volume 402, Issue 4 (2012), Page 1517-1528. 8
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M. Bicchieri, Analisi Spettroscopiche, in Conservare la memoria per coltivare la speranza. Le ultime lettere di Aldo Moro, a cura di Maria Cristina Misiti, Gangemi, Roma (2012), 51-61.
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M. Bicchieri, 1938-2008 settanta anni di chimica in difesa dei libri, in Memorie di Scienze Fisiche e Naturali, Rendiconti della Accademia Nazionale delle Scienze Detta dei XL, Serie V, Vol XXXIV, Parte II, Ermes, Roma (2010), 161- 171.
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Sodo, M. Bicchieri, M. Guiso, M. A. Ricci and G. Ricci, Raman investigations on marker pen inks, J. Raman Spectrosc. (2012), DOI 10.1002/jrs.4070
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F. Pinzari, M. Bicchieri, Variable pressure scanning electron microscopy applied in the study of ancient manuscripts and inks. In: Historical Technology, Materials and Conservation. SEM and Microanalysis. N. Meeks, C. Cartwright, A. Meek, A. Mongiatti (eds). London (2012), Archetype Publications Ltd., 188-189.
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M. Bicchieri, M. Monti, G. Piantanida, A. Sodo, Non-destructive spectroscopic investigation on historic Yemenite scriptorial fragments: evidence of different degradation and recipes for iron tannic inks. Accettato da Analytical Bioanalytical Chemistry - in stampa
ATTREZZATURE POSSEDUTE Spettrometro InVia-Raman, funzionante al 50%: la testa esterna necessita di sostituzione del notch. Ciò significa che è possibile lavorare solo su piccoli formati e solo nelle aree più esterne delle pagine degli originali sottoposti ad indagine. Spettrometro ATR/FTIR Nicolet Nexus + Continuµm, parzialmente funzionante: funziona il banco ottico, per misure distruttive; per la parte di microscopia, l’obiettivo per ATR non è più utilizzabile perché si è consumato il cristallo di seleniuro di zinco; funziona l’obiettivo per la microscopia di riflettanza. Spettrometro di fluorescenza da raggi X Assing-Lithos 3000, il cui computer di interfaccia presenta problemi all’alimentazione, cosa che, talvolta, rende impossibile eseguire le misure o causa una loro improvvisa interruzione, con possibilità di danneggiamento del tubo a raggi X. Spettrometro di Assorbimento Atomico: è stato ricollocato nel laboratorio di chimica, ma non è in funzione perché per il suo funzionamento è necessario il noleggio di bombole di gas puri (non ci sono) e il controllo sull’efficienza dell’impianto (Rivoira; non effettuato), nonché la manutenzione dello strumento per riallacciarlo alla linea di gas puri (non eseguito). Cella di invecchiamento Angelantoni Challenge 600, parzialmente funzionante: la cella presenta un malfunzionamento a temperature superiori a 50°C, da risolvere. Muffola. Stufa per vetreria. Stufa per IR. Pompa da vuoto per IR.
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pH-metro, parzialmente funzionante (manca inchiostro e carta termica per la stampante inserita nel pH-metro); un unico elettrodo molto vecchio. Colorimetro Minolta. Piastre di riscaldamento. Armadi di sicurezza per prodotti chimici. Apparecchiature/vetreria per laboratorio di chimica classica.
dr. Marina Bicchieri direttore laboratorio chimica
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