Krzysztof Kruczała, Dominika Pawcenis – Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) jest metodą dedykowaną do badania cząsteczek z niesparowanymi elektronami, takich jak rodniki, kationy metali czy defekty w kryształach. Między innymi może być zastosowana do badania rodnikowych procesów degradacji tworzyw sztucznych, które są obecne we wszystkich dziedzinach naszego codziennego życia. Nic więc dziwnego, że znalazły one również zastosowanie w dziedzinie sztuki i architektury, wzbogacając ekspresję artystyczną sztuki współczesnej. Podczas gdy tworzywa sztuczne produkowane przemysłowo zostały zaprojektowane z myślą o masowej produkcji przedmiotów przeznaczonych do stosunkowo krótkotrwałego użytku, w przypadku obiektów muzealnych pożądana żywotność powinna wynosić nawet kilka stuleci. Starzenie się materiałów polimerowych i niszczenie obiektów stanowi poważny problem dla widzów i kuratorów sztuki współczesnej. Wczesne procesy degradacji można wykryć za pomocą spektroskopii EPR dzięki wyjątkowej czułości metod EPR w wykrywaniu rodników. Przykładowo proces degradacji poli(chlorku winylu) obejmuje tworzenie się rodników, które mogą być badane tą techniką. Innym polem zastosowań są pigmenty, które mogą zawierać jony metali przejściowych lub rodniki. Przykładem tego ostatniego może być ultramaryna, której kolor nadają rodniki S3–.. Badania bursztynów pochodzących z różnych epok i lokalizacji wykazały obecność sygnałów rodnikowych w widmach EPR, jednak nie zaobserwowano korelacji między kształtem sygnału a miejscem pochodzenia próbki. Dzięki planowanej do zakupu przystawce temperaturowej, możliwe będzie rozszerzenie badań za pomocą impulsowych metod EPR i wyznaczenie czasów relaksacji, pozwoli na głębsze zrozumienie pochodzenia sygnałów.
Chromatografia żelowa z detekcją wielokątowego rozpraszania światła (MALS) oraz refraktometryczną (DRI) była wykorzystywana w badaniach degradacji poli(chlorku winylu), celulozy w papierze oraz papirusach, fibroiny z jedwabiu. W przypadku badań papieru, badany był m. in. wpływ zawartości ligniny w papierze na hydrolizę, utlenianie celulozy oraz zmiany krystaliczności celulozy podczas degradacji termicznej. Badania stanu zachowania papirusów ukierunkowane były na odróżnianie stopnia degradacji papirusów. Wyniki porównano z danymi uzyskanymi dla próbek modelowych, obejmujących zarówno współczesne papirusy, jak i papiery o różnym składzie, poddane starzeniu w podwyższonej temperaturze i wilgotnym powietrzu. W przypadku degradacji termicznej poli(chlorku winylu) badania starzenia poli(chlorku winylu) nie stwierdzono istotnego obniżenia wartości mas cząsteczkowych. Niestety w przypadku wielu polimerów syntetycznych oraz wszystkich polimerów naturalnych zastosowanie metody kalibracji na syntetyczne standardy jest ograniczone, głównie ze względu na brak odpowiednich wzorców mas cząsteczkowych oraz „nietypowość” badanego polimeru Zastosowanie dostępnej w planowanym do zakupu chromatografie dodatkowej detekcji wiskozymetrycznej wraz z wielokątowym rozpraszaniem światła laserowego, poszerza znacznie możliwość wyznaczania średnich mas cząsteczkowych i ich rozkładów. Dodatkowo, uzyskiwana jest informacja o rozmiarze makrocząsteczek, sieciowaniu bądź rozgałęzieniu, a w szczególnych przypadkach liczbie łańcuchów bocznych, co może pozwolić na lepszą ocenę stanu zachowania danego materiału bądź określenie wpływu działań konserwatorskich na strukturę molekularną polimeru wchodzącego w skład materiału bądź obiektu.