Onderzoekers van het Rijksmuseum, de Universiteit van Amsterdam, VU Amsterdam en de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) hebben een methode ontwikkeld die laat zien hoe het kostbare pigment ultramarijn werd bereid uit de halfedelsteen lapis lazuli. Dankzij röntgenonderzoek van verfmonsters, ze kunnen nu ruim vierhonderd jaar terugkijken om te bepalen of de blauwe stenen tijdens het pigmentextractieproces op een rode hitte zijn gebracht. De resultaten, onlangs gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , helpen ook om licht te werpen op de rampzalige "ultramarijnziekte".

Het kostbare pigment ultramarijnblauw - in de 17e eeuw, het was duurder dan goud - is gemaakt van de blauwe halfedelsteen lapis lazuli. De blauwe kleur is te danken aan het mineraal lazuriet, maar meer dan de helft van lapis lazuli bestaat uit allerlei andere mineralen die grijs, geel en, vooral, wit. Om de minerale onzuiverheden te verwijderen en echt lichtgevend ultramarijn te verkrijgen, de schilders gebruikten de moeizame en tijdrovende 'pastello-extractie'. bijenwas en olie om een ​​bal ter grootte van een vuist te maken. Na een week of twee, de bal werd met knedende bewegingen onder water 'uitgespoeld'. Op deze manier, het ultramarijn wordt vrijgegeven, terwijl de onzuiverheden in de pasta achterblijven. Na filteren en drogen, ze kregen een stralende, helder blauw pigment.

Meisjeshanden

De Amsterdamse onderzoekers maakten de pastello-extractie in het lab na op basis van historische recepten. Ze volgden de historische instructies zo nauwkeurig mogelijk op, ook al waren deze soms behoorlijk vreemd. Om een ​​voorbeeld te geven, het pigment moet worden uitgewassen door 'de handen van een jong meisje.' 'Dit bleek eigenlijk een goede tip, " zegt onderzoeksleider Katrien Keune, Hoofd Wetenschap bij het Rijksmuseum en tevens UvA-onderzoeker. "De mannen in ons team waren niet in staat om de ultramarijn schoon te isoleren, maar de vrouwelijke studenten slaagden daarin. Het lijkt erop dat dit een bepaalde subtiele vaardigheid vereist."

Toen het team eenmaal de pigmentvoorbereiding onder de knie had, ze verlegden hun focus naar het echte doel van het onderzoek. Keune:"Sommige recepten vermelden het opwarmen van de lapis lazuli-steen voordat je hem tot poeder vermaalt. We waren erg benieuwd welk effect deze behandeling, waarbij de steen wordt verhit tot hij roodgloeiend wordt, zou hebben. Bovenal, zouden we een manier kunnen vinden om vast te stellen of het ultramarijn in historische schilderijen ook aan deze verwarming is blootgesteld?"

Zachte röntgenstralen

In zeer praktische termen, al snel werd duidelijk dat het verhitten van de steen de isolatie van het ultramarijn positief beïnvloedde. "Zonder verwarming, het extractieproces was aanzienlijk moeilijker, ", zegt Keune. "Dit is dus een belangrijke indicatie waarom sommige historische recepten zeggen dat je de lapis lazuli moet opwarmen. Het is niet zo dat deze verhitting resulteert in een diepere blauwe verf, maar we zien wel het effect op de steen zelf, en het ultramarijn zelf is dieper blauw na de extractie. Zodra je het met olie mengt om verf te maken, dit verschil wordt kleiner, Hoewel."

Om de verwarming achteraf zichtbaar te maken, Keune en haar team gebruikten de geavanceerde analysemethode XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure). Deze methode maakt gebruik van zachte röntgenstralen die worden gegenereerd bij de ESRF in Grenoble.

XANES stelt onderzoekers in staat om de atomaire structuur van het lazuriet te 'bekijken', die informatie bevat over de geschiedenis van de steen. "Bijvoorbeeld, met behulp van XANES, u details kunt tonen die zeer specifiek zijn voor de geografische oorsprong van lapis lazuli, " legt Keune uit. "Nu hebben we een duidelijke spectrale "vingerafdruk" voor de lazuriet kunnen aantonen, het eigenlijke ultramarijn. Deze vingerafdruk vind je alleen als het gesteente is verhit tijdens de voorbereiding van het pigment."

Deze marker werd onthuld na uitgebreide metingen en tijdrovende data-analyse door onderzoeker Alessa Gambardella. Chemische veranderingen in zwavelatomen in het hart van de lazurietstructuur leiden tot een klein maar onmiskenbaar patroon in het XANES-spectrum.

Terugkijken in de tijd

De resultaten van het 'zelfgemaakte' laboratoriumpigment werden vervolgens vergeleken met XANES-analyseresultaten voor verfmonsters van vijf 15e- en 17e-eeuwse schilderijen van Henri Bellechose, Jan Brueghel (de Jongere), Johan Maelwael, Jan Steen en Rogier van der Weyden. Deze schilderijen zijn afkomstig uit het Louvre (Parijs), het Rijksmuseum (Amsterdam) en het Mauritshuis (Den Haag). Ook in deze verfmonsters bleek het karakteristieke XANES-patroon duidelijk aanwezig te zijn.

Dit betekent dat het ultramarijn dat door de oude meesters werd gebruikt, werd bereid met lapis lazuli die eerst was verwarmd. Keune is enthousiast over de resultaten:"Fantastisch dat, dankzij de microstructuur, we kunnen meer dan vier eeuwen terugkijken op een cruciaal aspect van de pigmentbereiding. Door analyse van een pigmentmineraal, we hebben een stift gevonden die ons iets vertelt over de voorbehandeling in het schildersatelier, wat geweldig is."

Ultramarijne ziekte

Het resultaat is ook van belang voor vervolgonderzoek naar de gevreesde 'ultramarijnziekte, " waarin blauwe delen van een schilderij dof worden en grijs worden. "Dit komt waarschijnlijk door de chemische activiteit van het lazuriet, ", legt Keune uit. "We hebben in het lab al gezien dat deze activiteit na de verwarming minder wordt, je zou dus verwachten dat een schilderij minder vatbaar is voor de ultramarijnziekte als het pigment is gemaakt van verwarmde lapis lazuli. Dat is iets wat we verder willen onderzoeken."