Une équipe internationale au sein de laquelle figurent deux scientifiques du CNRS (UPS 3352 du CNRS, Synchrotron SOLEIL) a imaginé une nouvelle méthode pour analyser les anciens matériaux utilisés dans le patrimoine culturel, comme par exemple les pigments des peintres ou les vernis des luthiers. Ils ont utilisé la ligne de lumière DISCO du synchrotron SOLEIL, installé sur le plateau de Saclay, pour exploiter la luminescence de ces matériaux. Leurs travaux ont été publiés dans Analytical Chemistry.
En haut, différentes strates de vernis mises en évidence par luminescence UV synchrotron à la surface du Provigny, un violon signé Antonio Stradivari (collection Musée de la Musique, © D. R.).
En bas, le synchrotron SOLEIL sur le plateau de Saclay (© Synchrotron SOLEIL).
Pouvoir définir la composition des matériaux artistiques anciens présente plusieurs défis. Les échantillons sont souvent minuscules, d'une hétérogénéité importante due à la diversité des composés utilisés et peuvent aussi avoir subi des modifications chimiques avec le temps. Ainsi, dans des fragments de peinture ou de vernis prélevés sur des tableaux ou des instruments de musique anciens, voit-on des couches stratifiées de seulement 1 à 25 millièmes de millimètre d'épaisseur où se mélangent matériaux organiques et/ou inorganiques. La difficulté consiste donc à identifier les différents composants et à préciser leur répartition.
L'étude publiée dans Analytical Chemistry propose une nouvelle technique non destructive pour y parvenir. Il s'agit de mesurer les contrastes/signaux de luminescence que présentent les matériaux excités à certaines longueurs d'onde. Le principe n'est pas récent, puisque les conservateurs de musée et les restaurateurs s'en servent depuis des décennies, en utilisant des lampes à UV, pour observer, par exemple sur des tableaux, les différences entre vernis ancien et récent. La nouveauté consiste à substituer aux sources de lumière classiques un faisceau intense issu du rayonnement synchrotron, dont l'énergie d'excitation peut être ajustée extrêmement précisément. Il offre notamment la possibilité d'obtenir des images à très haute résolution spatiale, en séparant les particules grain à grain.
Les chercheurs ont testé leur méthode en étudiant des échantillons de peinture et de vernis anciens. Dans le premier cas, ils sont parvenus à différencier des particules de blanc de zinc, un pigment fréquemment utilisé par les peintres du XIXe et du XXe siècles. Dans le second cas, il a été possible, dans le vernis d'un violoncelle fabriqué au XVIIIe siècle par le luthier parisien Jacques Boquay, de montrer que la première couche appliquée sur le bois était similaire à une colle d'origine animale.
Les auteurs de l'étude estiment que leurs travaux méthodologiques pourraient mener à de nombreux développements originaux en histoire de l'art et des techniques, mais aussi plus généralement en sciences de la conservation, en archéologie et en paléontologie, notamment pour visualiser des constituants organiques ou minéraux dans des échantillons fortement hétérogènes. Cette nouvelle approche complète les méthodes de caractérisation électronique, infrarouge et de rayons X plus communément utilisées.
