Καινοτόμες τεχνικές στην ανάλυση, διάγνωση, συντήρηση αντικειμένων πολιτισμικής κληρονομιάς

Μήνας έναρξης:  1
Μήνας λήξης: 30
Συντονιστής:  ΙΠ
Εμπλεκόμενοι φορείς: ΙΗΔΛ, ΙΠ, ΙΕΧΜΗ, ΙΜΒΒ

Τεχνική περιγραφή ενότητας:

Η δράση αυτή η οποία έχει στόχο την διερεύνηση της εφαρμογών καινοτόμων μεθόδων ανάλυσης και συντήρησης και την επίλυση σύνθετων ερωτημάτων συντήρηση της Πολιτισμικής μας κληρονομιάς εξελίσσεται στις εξής παράλληλες ερευνητικές δράσεις:

α) στην διερεύνηση της εφαρμογής εξελιγμένων απεικονιστικών τεχνικών που βασίζονται στην χρήση λέιζερ στενών παλμών και είναι εμπνευσμένες από ιατρικές εφαρμογές, για τη μελέτη έργων τέχνης (ΕΕ5.1).

β) στην ανάπτυξη μεθοδολογίας για την ανάλυση αρχαίου γενετικού υλικού (ancient DNA) από αρχαιολογικά ή παλαιοντολογικά ευρήματα (ΕΕ5.2)

γ) στην δημιουργία πρωτοκόλλου για την αξιολόγηση υλικών τα οποία προορίζονται για την συντήρηση των μνημείων (ΕΕ5.3) και μοντέλου για τον συσχετισμό των χαρακτηριστικών των υλικών συντήρησης με τις συνθήκες του περιβάλλοντος (ΕΕ5.4) και τέλος

δ) στην ανάπτυξη μεθοδολογίας για την αντιμετώπιση σύνθετων προβλημάτων καθαρισμού με τεχνικές λέιζερ (ΕΕ5.5).

ε) στην εξειδίκευση, εφαρμογή και εμπλουτισμό  της γενικής πλατφόρμας αυξανόμενης εμπειρίας και γνώσης για την μεθοδολογία που θα αναπτυχθεί στην (ΕΕ5.5)

Στόχοι:

Τεχνολογίες αιχμής που αναπτύσσονται σε διάφορους τομείς, όπως π.χ. ιατρική, βιολογία βιομηχανία κλπ. συχνά μπορούν να βρουν άμεση εφαρμογή στην μελέτη και συντήρηση της Πολιτισμικής μας κληρονομιάς απαντώντας σε σύνθετα ερωτήματα και δίνοντας την δυνατότητα ανάπτυξης εξειδικευμένων αναλυτικών και διαγνωστικών εργαλείων. Η συνεργασία ερευνητικών ομάδων με ποικίλα (diverse) επιστημονικά ενδιαφέροντα ανάμεσα στα Ινστιτούτα του ΙΤΕ δίνει την δυνατότητα διεπιστημονικών ερευνητικών δραστηριοτήτων και καινοτομιών με ιδιαίτερες δυνατότητες.

Τα τελευταία χρόνια η διεπιστημονική συνάντηση των εξελίξεων στην ιατρική (μη γραμμική μικροσκοπία για διαγνωστικούς σκοπούς), την βιολογία (εμπειρία στην ανάλυση DNA) και την βιομηχανία (ανάπτυξη αισθητήρων που βασίζονται σε τεχνολογία THz, εξελιγμένα συστήματα λέιζερ ) με την Πολιτισμική μας κληρονομιά έχει δώσει ενθαρρυντικά δεδομένα ως προς την επίλυση διαφόρων θεμάτων που αφορούν την μελέτη και της συντήρηση της.

Στόχος είναι η διερεύνηση εφαρμογών καινοτόμων μεθόδων ανάλυσης και συντήρησης.

Ειδικότερα θα διερευνηθούν:

Η ΜΕΛΕΤΗ ΈΡΓΩΝ ΠΟΛΙΤΙΣΜΙΚΗΣ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΑΣ ΜΕ ΕΞΕΛΙΓΜΕΝΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΟΥ ΒΑΣΙΖΟΝΤΑΙ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΛΕΪΖΕΡ ΣΤΕΝΩΝ ΠΑΛΜΩΝ

Οι τεχνικές αυτές, εμπνευσμένες από ιατρικές εφαρμογές, έχουν πρόσφατα αναπτυχθεί ως διαγνωστικά εργαλεία για τη μελέτη έργων τέχνης με αξιοσημείωτη αναλυτική και την απεικονιστική δυνατότητα. Συγκεκριμένα η απεικόνιση επιφανειών με τεχνικές που βασίζονται σε αρχές μη-γραμμικής μικροσκοπίας (non-linear microscopy, NLM) δίνει την δυνατότητα διαστρωματικής μελέτης επιφανειών με μεγάλη ακρίβεια. Μέσω της καταγραφής σημάτων γένεσης τρίτης αρμονικής (THG) και πολυφωτονικά διεγειρόμενου φθορισμού (MPEF) από τεχνητά δείγματα που προσομοιάζουν επιφάνειες έργων τέχνης με ποικίλη διαστρωμάτωση επετεύχθη ο ακριβής προσδιορισμός του πάχους των εξωτερικών προστατευτικών στρωμάτων βερνικιού και εξήχθησαν πληροφορίες σχετικά με τη χημική σύσταση τους. Επιπλέον, με τη καταγραφή σημάτων γένεσης υψηλών αρμονικών πραγματοποιήθηκε ο προσδιορισμός του πάχους και της σύστασης διάφορων τύπων κόλλας που χρησιμοποιούνται για το φοδράρισμα (lining) των έργων τέχνης. Παράλληλα, η χρήση ακτινοβολίας Terahertz (TΗz) (η οποία επάγεται από λέιζερ στενών παλμών- femtosecond) δίνει την δυνατότητα απεικόνισης κρυμμένων αντικειμένων/επιφανειών, με ιδιαίτερο ενδιαφέρον την αναλυτική της δυνατότητα αναφορικά με υλικά που απορροφούν έντονα και των οποίων η απεικόνιση είναι δύσκολη σε άλλες περιοχές του φάσματος.

Στόχος της παρούσας ενότητας εργασίας αποτελεί η διερεύνηση των αναλυτικών και απεικονιστικών δυνατοτήτων των τεχνικών αυτών σε διάφορες περιπτώσεις έργων και επιφανειών Πολιτισμικής Κληρονομιάς (π.χ. ο προσδιορισμός του πάχους και της σύστασης δομών που χρησιμοποιούνται ως στρώματα βαφής στα έργα τέχνης μέσω της καταγραφής μη γραμμικών σημάτων), η ανάπτυξη της σχετικής μεθοδολογίας για την μετάβαση από την μελέτη τεχνητών δειγμάτων σε πραγματικά αντικείμενα και τέλος η ανάπτυξη εύχρηστων μονάδων ανάλυσης και απεικόνισης (ΙΗΔΛ).

ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΡΧΑΙΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ (ancient DNA) ΑΠΟ ΑΡΧΑΙΟΛΟΓΙΚΑ Ή ΠΑΛΑΙΟΝΤΟΛΟΓΙΚΑ ΕΥΡΗΜΑΤΑ

Οι σύγχρονες μέθοδοι έρευνας από τους ερευνητές αρχαιολόγους, βιολόγους, εξελικτικούς, ανθρωπολόγους αντλούν σημαντικά στοιχεία από τη συστηματική μελέτη βιολογικών λειψάνων των ανασκαφών με βάση πρωτοποριακές μεθόδους μοριακής βιολογίας.

Στην Ελλάδα και ειδικότερα στην Κρήτη υπάρχει σημαντικός αριθμός βιολογικών ευρημάτων είτε από αρχαιολογικές ανασκαφές, είτε σε υπάρχουσες μουσειακές συλλογές και αντίστοιχα έντονο ενδιαφέρον από πλευράς αρχαιολόγων για ερευνητική συνεργασία με στόχο την εργαστηριακή ανάλυση και μελέτη του αρχαίου DNA που είναι διαθέσιμο. Το ΙΜΒΒ, Εργαστήριο  Μικροχημείας, κατέχει αποδεδειγμένα υψηλού επιπέδου τεχνογνωσία στις απαιτούμενες μεθόδους μοριακής βιολογίας και έχει τη δυνατότητα να στηρίξει μελέτες αρχαίου γενετικού υλικού.

Στόχος της εργασίας είναι το Εργαστήριο Μικροχημείας να αποτελέσει Εθνικό Κέντρο Αναφοράς στη χώρα για την ανάλυση Αρχαίου Γενετικού Υλικού (ancient DNA) a-DNA και για το σκοπό αυτό προτείνεται ένα σχήμα αναβάθμισης υποδομών, εκπαίδευσης προσωπικού με βάση τα διεθνώς αποδεκτά πρωτόκολλα χειρισμού ανασκαφικών ευρημάτων και θα αναπτύξει μεθοδολογία που θα διασφαλίζει την αξιοπιστία των αναλύσεων.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Ο ασβεστόλιθος, λόγω της ευκολίας της κατεργασίας του αλλά και της ανθεκτικότητάς του έχει χρησιμοποιηθεί ευρύτατα στις κατασκευές ιστορικών μνημείων. Κατά κανόνα οι ασβεστόλιθοι χαρακτηρίζονται από ομοιογένεια ως προς την σύστασή τους (αποτελούνται κατά κύριο λόγο από ασβεστίτη) αλλά από μεγάλη ανομοιογένεια ως προς τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες όπως η σκληρότητα, το πορώδες τους και η περιεκτικότητά τους σε ορυκτά. Τόσο η αντοχή των ασβεστολίθων όσο και η επιλογή των υλικών συντήρησης καθορίζονται από τα παραπάνω φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και κατά κύριο λόγο από το πορώδες τους. Ασβεστόλιθοι με πολλούς και μικρούς πόρους είναι λιγότεροι ανθεκτικοί από άλλους που χαρακτηρίζονται από την παρουσία πολλών και μεγάλων πόρων [1].  Ο πλήρης χαρακτηρισμός λοιπόν των δομικών υλικών των μνημείων είναι απαραίτητος για την χάραξη στρατηγικής για την συντήρηση με υλικά τα οποία θα είναι συμβατά προς τα αρχικά.

ΝΕΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ ΜΝΗΜΕΙΩΝ

Η φθορά των μνημείων το βασικό δομικό υλικό των οποίων είναι ο ασβεστόλιθος ή των έργων τέχνης τα οποία είναι κατασκευασμένα από μάρμαρο, οφείλεται στην προσβολή του κύριου συστατικού τους που είναι το ανθρακικό ασβέστιο.  Η προσβολή αυτή οφείλεται τόσο σε περιβαλλοντικούς όσο και σε ανθρωπογενείς παράγοντες [1].  Πέραν των χημικών παραγόντων (διάλυση, σουλφάτωση κτλ), υπάρχουν βιολογικοί [2] και μηχανικοί παράγοντες οι οποίοι είτε άμεσα (καταπόνηση) είτε έμμεσα (κρυστάλλωση ευδιάλυτων αλάτων)είναι υπεύθυνοι για την φθορά των μνημείων[3,4].  Βάση των μεθόδων και των υλικών της συντήρησης, αποτελεί η κατανόηση σε βάθος των μηχανισμών της φθοράς. Η ανάγκη αυτή έχει κερδίσει έδαφος και σε διεθνές επίπεδο πραγματοποιείται διεπιστημονική προσέγγιση στο θέμα αυτό. για την αξιολόγηση υλικών και μεθόδων που προορίζονται για την συντήρηση μνημείων περιλαμβανομένων των κονιαμάτων

Στο πλαίσιο του έργου θα πραγματοποιηθεί, μέσω προσομοίωσης συνθηκών φθοράς δομικών υλικών με επιταχυνόμενες δοκιμές, συστηματική μελέτη του μηχανισμού χημικής διάλυσης του ασβεστόλιθου απουσία και παρουσία διαφόρων ιόντων ή ενώσεων σε ακόρεστα διαλύματα καθώς και μελέτη παραμέτρων όπως το pH των διαλυμάτων, ο βαθμός κορεσμού, η παρουσία θειικών, ανθρακικών και φωσφορικών  ιόντων στα διαλύματα.  Επίσης θα μελετηθεί η δυνατότητα προστασίας από τη διάλυση με τη χρήση ανόργανων επικαλύψεων (οξαλικό, φωσφορικό και φωσφονικό ασβέστιο) και θα πραγματοποιηθεί προσαρμογή των δεδομένων σε μηχανιστικό μοντέλο για την διάλυση του ασβεστολίθου.

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΜΕ ΛΕΪΖΕΡ

Στόχος είναι η επίλυση σύνθετων προβλημάτων συντήρησης τα οποία δεν ήταν δυνατόν να αντιμετωπισθούν επιτυχώς έως σήμερα. Δεδομένης της συνεχούς εξέλιξης των συστημάτων λέιζερ και της δυνατότητας χρησιμοποίησης φορητών συστημάτων και νέων τεχνολογιών όσον αφορά στην εργονομία και διαχείριση των παραμέτρων των συστημάτων λέιζερ, είναι πλέον δυνατός ο επαναπροσδιορισμός των μεθοδολογιών καθαρισμού με στόχο της επίλυση τέτοιων προβλημάτων.

Δοκιμές αφαίρεσης βιολογικών επιλιθικών μικροοργανισμών από μάρμαρο με ακτινοβολία λέιζερ (λ = 532 nm). H ανάπτυξη της σχετικής μεθοδολογίας αναμένεται να δώσει λύση σε μεγάλο αριθμό προβλημάτων συντήρησης αρχαιολογικών χώρων στην χώρα μας	Μελέτες αφαίρεσης με λέιζερ λευκών και μπλε ακρυλικών επιζωγραφίσεων από επιφάνεια με λευκή ακρυλική χρωστική.