Hoe kan de ouderdom van archeologische objecten worden bepaald als de gevestigde koolstofdateringsmethode niet van toepassing is, bijvoorbeeld voor metalen voorwerpen? Spaanse en Portugese wetenschappers hebben nu een techniek geïntroduceerd om artefacten van koper en brons te dateren. Gepresenteerd in het tijdschrift Angewandte Chemie, hun elektroanalytische methode is gebaseerd op de voltammetrie van microdeeltjes. Het vergelijkt verschillende corrosieproducten die zich gedurende lange tijd vormen en werkt met slechts een paar nanogram materiaal, zodat het bijna geen schade aanricht.

Voltametrische experimenten produceren stroom-spanningscurven die voor veel verbindingen karakteristieke vormen hebben. Om koperhoudend te dateren, archeologische vondsten, een team onder leiding van Antonio Doménech-Carbó aan de Universiteit van Valencia onderzocht de verhoudingen van twee verschillende koperoxiden, tenoriet en cupriet, die kunnen worden gedifferentieerd en gekwantificeerd op basis van hun voltammetrische curven.

Wanneer ze worden blootgesteld aan lucht, koperen oppervlakken worden bedekt door een natuurlijke laag cupriet (Cu2O). Overuren, deze laag wordt langzaam omgezet in andere corrosieproducten. Aangezien koperhoudende voorwerpen verouderen in een licht corrosieve omgeving, zonder contact met bodem of zeelucht, een laag tenoriet (CuO) vormt zich continu over de primaire cuprietpatina. Dit gebeurt omdat cupriet reageert met zuurstof uit de lucht om bij voorkeur tenoriet te vormen in een atmosfeer die CO2 bevat of in aanwezigheid van kalkhoudende materialen. Onderzoek van koperen munten door scanning-elektronenmicroscopie in combinatie met röntgenspectroscopie bevestigde de aanwezigheid van cupriet en tenoriet.

Om de elektroanalytische experimenten uit te voeren, de onderzoekers impregneren een grafietstaafelektrode met paraffine en deppen daarmee het oppervlak van het artefact. Een paar nanogram van het monsteroppervlak plakt aan de elektrode, die vervolgens in een waterige elektrolyt wordt gedompeld. Hierdoor ontstaat er vrijwel geen schade aan het object. Koperoxide microdeeltjes resulteren in zeer karakteristieke pieken in de resulterende stroom-spanningscurven.

Van bijzonder belang voor de onderzoekers is de verhouding van de stroompieken voor tenoriet en cupriet. Het vertoont een gestage toename met toenemende corrosietijd, zoals aangetoond met een serie antieke munten uit verschillende collecties, waaronder de prehistorische musea van Valencia en Xàtiva (Spanje), evenals de kunstmatige veroudering van eurocentmunten gemaakt van koper. De onderzoekers konden de munten gebruiken om een ​​kalibratiecurve vast te stellen die kan worden gebruikt om objecten van onbekende leeftijd te dateren.

De voltammetrische datering van een waterkruik uit de Kalief-periode en een Montefortino-helm uit de Romeinse tijd gaven leeftijden van 1050 ± 80 en 2150 ± 150 jaar, respectievelijk, die goed overeenkomen met eerder vastgestelde data uit de archeologische context.