Metodi di marcatura ottica per i beni culturali basati su nanofosfori d’Ittria drogata con terre rare

Abstract

Questa tesi si propone di sviluppare un metodo di tracciabilità per i beni culturali, nell’ambito dell’arte antica, moderna e contemporanea, che si basi sulla marcatura delle opere con un codice ottico ottenuto disperdendo nanoparticelle luminescenti (nanofosfori) in matrici trasparenti, che svolgono la funzione di supporto. L’attività si è sviluppata nell’ambito del Progetto Europeo PANNA (Plasma And Nano for New Age soft conservation), con l’obiettivo di realizzare un film con proprietà luminescenti depositato sulla superficie dell’opera mediante la tecnica del plasma atmosferico. Grazie alle loro caratteristiche ottiche, nanofosfori a base di terre rare sono particolarmente adatti a questa applicazione poiché tali elementi presentano picchi di emissione stretti e caratteristici, che ne consentono una facile identificazione. Nella prima parte di questo studio è stata ottimizzata la sintesi dei nanofosfori caratterizzandone le proprietà morfologiche, strutturali e ottiche. Le terre rare impiegate sono state Europio e Terbio, che presentano emissioni intense nel visibile, utilizzandole come droganti sia di matrici di Ittria Y2O3, mediante il sistema Pechini, sia in matrici di silice mesoporosa impregnate con ossido di Ittrio. Le caratteristiche dei materiali sono state studiate mediante analisi della fotoluminescenza in eccitazione, emissione e risolta nel tempo, osservazioni SEM e TEM, indagini XRD e spettroscopia Raman. Nella seconda parte, ottimizzata la metodologia preparativa, si è studiata la procedura di deposizione mediante plasma-jet a pressione atmosferica. In particolare sono stati seguiti due approcci per il fissaggio dei nanofosfori: da un lato attraverso la deposizione di un film di silice sopra le nanoparticelle predepositate da fase liquida, dall’altro mediante la deposizione contemporanea delle due componenti. Le proprietà dei film ottenuti sono state studiate attraverso misure di fotoluminescenza e indagini IR. Sulla base delle analisi presentate e dei risultati ottenuti si è concluso che i nanofosfori di Y2O3:Eu,Tb non subiscono danneggiamenti dal trattamento con il plasma atmosferico e possono essere fissati efficacemente sulla superficie desiderata, ottenendo la marcatura ottica delle zone trattate. Allo stesso modo, impiegando altre terre rare e combinandole tra loro, sarà possibile creare codici sempre più complessi per la marcatura e la tracciabilità dei beni culturali.