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Des accélérateurs de particules pour comprendre pourquoi les toiles perdent de leur éclat avec le temps

Des lasers puissants pour les délicates œuvres d’art

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10 juin 2019 // par Stéphanie Thibault
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« Que n’altère point le temps destructeur? », disait le poète latin Horace. Les conservateurs de musées aimeraient bien le faire mentir. Pour protéger les œuvres de l’effet du temps, il faut comprendre les façons dont les matériaux s’altèrent. Le professeur Patrizio Antici de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) a développé une nouvelle méthode d’analyse et de diagnostic destinée à la conservation du patrimoine qu’il décrit dans la revue Science Advances. Il met son expertise en science des lasers et des accélérateurs de particules au service de l’art.
 
Le jaune vif qu’utilisait Vincent van Gogh s’assombrit avec le temps. Pierre Paul Rubens avait le même type de peinture sur sa palette et ses toiles perdent aussi leur éclat. Aujourd’hui, pour percer le secret de ces toiles ternies, ce jaune mythique passe l’épreuve du In-Air PIL (luminescence induite par plasma à l’air libre ou, en anglais, In-Air Plasma-Induced Luminescence). Cet examen méticuleux révèle que la lumière a provoqué un changement dans la qualité des cristaux dans la peinture, causant du même coup l’assombrissement caractéristique de certaines œuvres. 
 
Le professeur Patrizio Antici procède à une expérience sur un vase antique avec la technologie de luminescence induite par plasma qu'il a développée. 
 
Le In-Air PIL développé par Patrizio Antici et ses collaborateurs intègre un petit accélérateur de particules ainsi qu’une source de photons alimentée par un laser. Il produit très rapidement une analyse de la composition chimique et des caractéristiques des cristaux sur de plus grandes surfaces que les méthodes de pointe actuellement opérées. En effectuant une variété d’analyses de luminescence simultanément, In-Air PIL réduit le nombre d’appareils complexes utilisés pour le diagnostic. Plus compacte que d’autres technologies apparentées et facile à mettre en place, les informations qu’il obtient sur les pièces analysées renseignent indirectement sur leur état de conservation, leur authenticité, leur composition et leur provenance.  
 
De nombreuses équipes de scientifiques de par le monde sont lancées dans une course pour développer des approches similaires. Le défi est de trouver des alternatives à la technique de référence, le PIXE (Particle-Induced X-ray Emission), qui parvient à des analyses d’une précision extrême, mais qui impose aussi d’importantes contraintes, notamment la complexité et le coût de l’infrastructure nécessaire. « Or, dans de nombreux cas, cette incroyable précision n’est pas essentielle, alors In-Air PIL pourrait très bien répondre aux besoins », explique le professeur Antici. 
 
La preuve de concept fournie par l’étude publiée dans Science Advances motive le professeur Antici et ses collaborateurs à poursuivre les démarches de commercialisation du In-Air PIL qui sera accessible aux conservateurs patrimoniaux et également utile dans de nombreux domaines de la science des matériaux. 
 
Parallèlement, le physicien Patrizio Antici est un pionnier du développement d’une nouvelle génération de PIXE, le rendant plus accessible et efficace. Ses travaux dans ce domaine ont déjà mené à un brevet et à deux publications, dont une toute récente dans la revue Scientific Reports.
 

 

Samson et Dalila (1609-1610)

Pierre Paul Rubens

Image © Wiki Commons

 

La chambre à Arles (1888)

Vincent van Gogh

Image © Wiki Commons

 

 
À propos de la publication
L’article intitulé “Pigment darkening as case study of In-Air Plasma Induced Luminescence” est publié dans la revue révisée par les pairs Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.aar6228) par Marianna Barberio, Emmanuel Skantzakis, Stéphanie Sorieul et Patrizio Antici. En plus de l’Institut national de la recherche scientifique (Canada), plusieurs institutions ont collaboré à la réalisation cette étude et au développement du In-Air PIL. Parmi elles, le Laboratoire de physique nucléaire de Bordeaux (AIFIRA-CENBG) (France) est connu pour son accélérateur de particules spécialisé dans l’analyse d’œuvres d’art et fournit son expertise pour le Musée du Louvres. Le Laboratoire de photonique de l’Université de Crète (Grèce), pour sa part, est un pionnier dans le développement des lasers à des fins de conservation et de préservation du patrimoine culturel (FORTH). Enfin, l’Université de Calabre (Italie), se spécialise dans le développent des nouvelles technologies pour le patrimoine culturel.
 
Cette recherche a été rendue possible grâce au soutien financier du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du Fonds de recherche du Québec – Nature et Technologies, de Calcul Canada, de Laserlab-Europe, de HELLAS-CH et du ministère des Relations internationales et de la Francophonie du Québec (Projets Québec-Italie en Arts et Culture). ♦

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