Naučnici su koristili novi pristup koji bi mogao poboljšati način na koji se čuvaju artefakti napravljeni od mermera.
U studiji, objavljenoj u Applied Surface Science, tim sa UNSV Sidneja i Univerziteta u Bolonji, Italija, kombinovao je računarsko modeliranje sa eksperimentalnim metodama kako bi izmerio da li različiti organski rastvarači poput alkohola mogu poboljšati zaštitni tretman koji se koristi za očuvanje mermera. Otkrili su da dok se raspon rastvarača ponaša drugačije na mermernoj površini, svi su na sličan način poboljšali tretman.
Među materijalima na bazi kalcita, mermer je poželjan zbog svojih estetskih kvaliteta. Korišćen je u mnogim artefaktima od kulturnog značaja širom sveta, od statue Davida od Mikelanđela u Firenci do čuvenih stubova Partenona u Atini. Ali kada su izloženi na otvorenom, mermerni radovi su skloni propadanju od kiše.
„Većina nas poznaje neka ikonska dela od mermera od velikog istorijskog i kulturnog značaja. Radimo na pronalaženju načina da pomognemo da se ova dela očuvaju za buduće generacije kako bi oni imali priliku da uživaju i cene u njima baš kao i mi“, kaže dr Martina Lesio, predavač na Hemijskom fakultetu UNSV Science i viši autor studije.
Poslednjih godina naučnici za zaštitu prirode razvili su obećavajući novi tretman za poboljšanje otpornosti mermera na kišu. Ovaj tretman funkcioniše formiranjem izdržljivog zaštitnog premaza na mermernoj površini koji se sastoji od kalcijum fosfata (CaP) ili hidroksiapatita — prirodnog minerala koji se takođe nalazi u našim zubima i kostima. Za razliku od drugih tretmana, ne uzrokuje promenu boje ili estetske promene na mermeru.
Prethodna istraživanja su pokazala da dodavanje organskih rastvarača kao što je alkohol ovom tretmanu pomaže u poboljšanju sposobnosti hidroksiapatitnog sloja da zaštiti mermer, ali razlozi za uočeno poboljšanje nisu bili sasvim jasni.
„Pronalaženje razloga zašto se tako ponaša je ključno da biste mogli da izaberete najbolji mogući rastvarač za tretman i maksimizirate zaštitnu efikasnost“, kaže dr Lesio.
„Računarski alati nam omogućavaju da istražimo osnovnu hemiju iza ovih zapažanja.
„U kombinaciji sa eksperimentalnim uvidima, možemo bolje razumeti kako ovi organski rastvarači funkcionišu na molekularnom nivou i razviti racionalan dizajn za tretman konzervacije mermera.“
Za studiju, istraživači su testirali adsorpciju etanola, izopropanola i acetona na kalcitnoj površini uzorka kararskog mermera – vrste mermera koja se široko koristi u skulpturi i arhitekturi. Adsorpcija (ne treba je mešati sa apsorpcijom) se odnosi na akumulaciju molekula, atoma ili jona na površinama, kao u malim kesicama silika gela koje pomažu u zadržavanju vodene pare i održavanju stvari suvim.
Da bi procenili prikladnost, istraživači su prvo simulirali interakciju između različitih rastvarača (i u čistoj formi i pomešanih sa vodom) i kalcitne površine mermera koristeći kompjutersko modeliranje. U svojim eksperimentima, testirali su četiri različita uslova – jedan koristeći vodu isključivo kao rastvarač, a preostala tri koristeći aditive. Uzorci mermera su tretirani uranjanjem u odvojene čaše koje sadrže 100 mL vodenog rastvora fosfatnog prekursora, sa i bez organskih aditiva.
Različiti organski rastvarači su pokazali različito ponašanje kada su se približili površini mermera u modeliranju. Alkohoti su formirali vodoodbojni sloj na kalcitu, dok je aceton formirao mešoviti, dinamički sloj. Ali zanimljivo je da je svaki rastvarač poboljšao zaštitne performanse tretmana bez ikakvih značajnih razlika između njih u eksperimentu.
„Bilo nas je iznenađujuće i intrigantno da svi rastvarači favorizuju formiranje zaštitnog sloja kalcijum fosfata, posebno acetona, koji ima veoma različite hemijske osobine od drugih testiranih rastvarača“, kaže dr Lesio. „To sugeriše kada se bira rastvarač za optimizaciju tretmana konzervacije mermera, ponašanje rastvarača na površini nije kritičan faktor koji treba uzeti u obzir kao što smo mislili.“
U sledećoj fazi istraživanja, tim planira da testira da li su drugi faktori osim adsorpcije odgovorni.
„Do sada smo istraživali samo jedan aspekt — ponašanje rastvarača na površini. Ali treba istražiti i druge faktore, kao što je ponašanje rastvarača u rastvoru, a računski rad je trenutno u toku u našoj grupi da bi se ovo otkrilo“, kaže dr Lesio.
