Розкрито структуру середньовічного наноматеріалу

Вчені Інституту Пауля Шеррера у Швейцарії розкрили структуру середньовічного наноматеріалу, який відомий як Zwischgold. Він є ультратонкою золотою фольгою зі срібною підкладкою, яка використовувалася як позолота для скульптур. У статті, опублікованій у журналі Nanoscale, продемонстровано, що Zwischgold отримували за допомогою дуже трудомісткої для тих часів технології, а сучасна реставрація позолочених таким чином артефактів виявилася скрутною.

Дослідники вивчили мікроскопічні зразки золотої фольги, взяті із середньовічного вівтаря та статуй XV століття, за допомогою синхротронного випромінювання у прискорювальному комплексі SLS (Swiss Light Source) у Швейцарії. Вівтар, який тривалий час перебував у гірській каплиці Альп-Лейггерн у швейцарському кантоні Валі, було виготовлено близько 1420 року у Південній Німеччині. Нині він міститься у Швейцарському національному музеї. На вівтарі є рельєфне зображення Діви Марії з немовлям, і зразок був обережно витягнутий зі складки одягу. Два інші фрагменти були надані Історичним музеєм Базеля.

Zwischgold не є звичайним сусальним золотом, а є фольгою зі срібного і ультратонкого золотого шару. Цей матеріал був дешевшим, ніж чисте сусальне золото. Попередні дослідження за допомогою інших методів мікроскопії давали лише двовимірне поперечне переріз матеріалу, а не внутрішню структуру. Новий метод, званий птихографічною комп’ютерною томографією, дозволяє заглянути «всередину» речовини, не ушкоджуючи її. Рентгенівські промені, що проходять крізь матеріал, створюють на детекторі дифракційну картину і набір таких картин, зроблених з різних напрямків, допомагає реконструювати тривимірну модель зразка.

Хоча історичних документів з описом виготовлення Zwischgold не збереглося, вчені, спираючись на отримані зображення, розкрили метод отримання середньовічного наноматеріалу. Спочатку окремо відливались золота та срібна плівки, при цьому золотий шар мав бути набагато тоншим за срібний. Потім обидва шари оброблялися одночасно за допомогою спеціальних інструментів, що вимагало високої кваліфікації спеціалістів.

Середня товщина золотої плівки становить близько 30 нанометрів, у той час як сусальне золото, вироблене в той же період і в тому ж регіоні мало товщину приблизно 140 нанометрів. Zwischgold використовувався як для економії, але й покриття специфічних елементів зображення, наприклад, мантії. У той же час цей матеріал мав істотний недолік: срібло може просочуватися через шар золота, вступати в контакт з повітрям і чорніти з утворенням сульфатів срібла. Щоб запобігти цьому, використовувався лак, що складається зі смоли, клею або інших органічних речовин, проте за сотні років захисний шар встигав руйнуватися. Крім того, між поверхнею та металевим шаром утворюється зазор, що може призвести до відшаровування покриття.

Результати дослідження продемонстрували, що реставрація артефактів, покритих Zwischgold, є дуже складною, оскільки може призвести до пошкодження лаку, що утримує золотий шар. Однак фахівці сподіваються, що в майбутньому вдасться розробити спеціальний матеріал, що заповнює зазор і скріплює позолочене покриття, щоб фахівці могли очистити поверхню срібла від сульфатів.