Surface Enhanced Raman Scattering proves a valuable tool to art historians.
Non-invasive trace evidence examination techniques such as Raman, fluorescence or UV-visible spectroscopy have long been used to identify the materials used by ancient artists providing art historians with invaluable information that can be used to date artworks and place them in their correct historical context.
These techniques do have limitations and are often not sensitive enough to identify the most important compounds used by the ancient artist – organic dyes. Previously, the low concentrations of dye together with the use of protein, gum, or oil-binding media had proved to be a sticking point in identifying some of the earliest known dyes used in ancient artworks. However a new study by Marco Leona of the Metropolitan Museum of Art in New York (Proc. Natl. Acad. Sci. doi:10.1073/ pnas.0906995106) has overcome this problem and at the same time provided the forensic science lab with a new analytical tool for the examination of trace evidence.
Leona’s study into microanalysis of organic pigments and glazes in polychrome works of art details how the technique of Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) can be used to overcome the limitations of Raman Spectroscopy (namely low sensitivity and high fluorescence) so that it can be used routinely for trace analysis when only the tiniest samples are available.
By using an approach where silver nano-particles are added to the sample and irradiated with laser light Leona was able to achieve an extremely high Raman scattering from just a few thousand molecules meaning that accurate results could be achieved with samples smaller than 25 μm in diameter.
In the field of ancient art Leona’s SERS technique has already lead to the detection of the earliest known ancient dye and has provided historians with invaluable new insights into artworks that include a 4000 year old Egyptian artifact and the Morgan Madonna, a 12th century polychrome sculpture from Auvergne, France. In the field of forensic investigation the ability to obtain improved results from smaller samples can only lead to a great deal of interest in a technique that had previously offered much in the way of potential but little in the way of results.
As well as standard Raman spectroscopy, the Foster + Freeman Foram® will perform surface enhanced Raman spectroscopy (SERS). Click here for further details
Click here to view the full Marco Leona study at the Proceedings of the National Academy of Sciences website
La espectroscopía resonante superficial Raman amplificada (SERS), herramienta efectiva para obras artísticas antiguas.
Las técnicas no invasivas para examen de evidencias como son Raman, fluorescencia o espectroscopía de UV-visible han sido muy utilizadas para identificar los materiales empleados por artistas clásicos, facilitando a los especialistas en arte una información valiosa para la determinación de la datación de obras artísticas, pudiendo así situarlas en su correcto contexto histórico.
Estas técnicas adolecen de limitaciones y, a menudo, no son suficientemente sensibles para identificar los más importantes componentes utilizados por los artistas antiguos – colorantes orgánicos. Previamente, las bajas concentraciones de colorantes juntamente con el uso de proteínas, resinas, aceites han dificultado la identificación de algunos de los colorantes más antiguos conocidos entre los utilizados entonces en la ejecución de las obras artísticas.
No obstante, un nuevo estudio de Marco Leona del Museo Metropolitano de Arte de Nueva York (Proc. Natl. Acad. Sci. doi:10.1073/ pnas.0906995106) ha superado este problema facilitando a los laboratorios forenses, al mismo tiempo, una herramienta analítica para el examen de evidencias.
El estudio de Leona sobre microanálisis de pigmentos orgánicos y glaseados en trabajos artísticos policromados vidriados detalla cómo la Técnica de Resonancia Superficial Raman Amplificada (SERS) puede ser utilizada para superar las limitaciones de la Espectroscopía Raman (a saber, baja sensibilidad y alta fluorescencia) por lo que puede utilizarse rutinariamente en el análisis de trazas cuando exclusivamente se dispone de muestras de minúsculo tamaño.
Mediante la técnica de aplicación de nanopartículas de plata a la muestra e irradiando con láser, Leona ha sido capaz de conseguir una dispersión Raman extremadamente alta de unos pocos miles de moléculas consiguiendo resultados precisos con muestras menores de 25 μm de diámetro.
Para piezas de arte antiguo, la técnica SERS de Leona ha permitido la detección de los colorantes más antiguos que se conocen facilitando a los historiadores una nueva valiosa aproximación al arte antiguo como son objetos de 4.000 años del Antiguo Egipto y la Madona de Morgan (escultura policromada del siglo XII de Auverña, Francia). En el área de la investigación forense, la posibilidad de mejorar los resultados partiendo de muestras más pequeñas despierta más interés en esta técnica que ya anteriormente venía ofreciendo unos resultados que no cubrían sus posibilidades potenciales.
Además de la espectroscopía Raman estándar, el equipo Foram® de Foster + Freeman realiza la espectroscopía de resonancia superficial Raman amplificada.
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Pulsar aquí para acceder al estudio completo de Marco Leona en los Proceedings de la página de la National Academy of Sciences
