Smithsonian utiliza LIBS Academic Loaner para estudo de ganchos de cinto chineses

A Museu Nacional de Arte Asiática do Smithsonian Institution recentemente utilizou um analisador SciAps LIBS através do Programa de Empréstimo Acadêmico conduzir um estudo em sua coleção de gancho de cinto chinês. Ariel O'Connor, Conservador de Objetos do Departamento de Conservação e Pesquisa Científica, e Dr. Blythe McCarthy, Andrew W. Mellon Cientista Sênior, concluíram a Espectroscopia de Desintegração Induzida por Laser LIBS análise em 401 dos 423 ganchos de cinto usando o Z-300 (agora o Z-903). A maior parte da coleção é originária da era da Dinastia Han, abrangendo aproximadamente o século V aC até o século II dC, e todos têm vários graus de corrosão funerária.

Como seu antecessor, o Z-300, mas com forma e software atualizados, o analisador portátil SciAps Z-903 mede todos os elementos da tabela periódica dos elementos - de H a U. A faixa estendida do espectrômetro de 190 nm a 950 nm permite a medição de linhas de emissão de comprimento de onda mais longo de elementos como H, F, N, O, Br, Cl, Rb, Cs e S. Outros benefícios incluem uma linha mais sensível para lítio perto de 675 nm para atingir limites de detecção em 2-5 ppm gama e potássio sem a interferência de ferro pesado. O Z-903 é mais amplamente utilizado para exploração mineral, forense, autenticação e arqueologia devido à ampla gama elementar.

O estudo do gancho de cinto chinês

Este projeto de pesquisa começou na década de 1970 com um chefe anterior do departamento, W. Thomas Chase. Chase escreveu sua tese de mestrado¹ na Ganchos de cinto mais livres. Ele continuou sua pesquisa com um estudo técnico no museu, analisando 157 ganchos de cinto fazendo pequenos orifícios e coletando amostras de metal em pó nas quais fez química úmida.

Ao longo dos anos, o museu aumentou a coleção. Eles agora têm 423 ganchos de cinto, a maioria deles feitos de liga de cobre e com comprimento médio de aproximadamente 6”. Embora este estudo esteja olhando apenas para ganchos de cinto de bronze, alguns em sua coleção são de outros metais como ferro, são dourados ou têm incrustações de prata, ouro, jade e vidro. É uma coleção única, tanto em termos de materiais como de tamanho.

“Quando começamos este projeto, estávamos tentando descobrir como poderíamos fazer a análise da liga de cobre de forma a comparar os dados de Tom da década de 1970 com nossas novas peças e olhar para a coleção como um todo”, diz O'Connor.

A princípio, O'Connor usou fluorescência de raios X portátil (XRF), mas percebeu que, como o XRF é uma técnica de superfície, eles obtinham números muito diferentes quando comparados à análise química úmida. Eles precisavam encontrar uma técnica para olhar abaixo da corrosão da superfície.

As amostras perfuradas da década de 1970 têm 2 a 3 mm de diâmetro, então a equipe queria um método que não fosse tão perceptível, e é por isso que a espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) foi sua primeira ideia; no entanto, o tamanho da coleção, bem como alguns dos ganchos do cinto, tornavam o ICP-MS problemático. “Fiz uma ampla pesquisa na Internet para tentar encontrar outra técnica que pudesse nos dar resultados que atendessem ao nosso critério de não causar grandes danos a um objeto”, diz McCarthy. O teste não destrutivo era a primeira opção, mas o microdestrutivo era a segunda.

"Dr. Ricardo Hark [Cientista de Conservação, Yale Institute for the Preservation of Cultural Heritage], estava usando seu LIBS para seu trabalho, então liguei e conversei com ele. Ele então me apresentou a Morgan [Jennings]”, diz McCarthy, “o que levou a SciAps a nos emprestar generosamente o instrumento”.

A equipe conseguiu analisar a maioria dos ganchos de cinto. A análise excluiu os ganchos de cinto de ouro maciço, prata ou ferro, concentrando-se exclusivamente nos artefatos de liga de cobre que exibiram áreas analíticas adequadas.

“Agora temos um grupo de objetos com química úmida da década de 1970 e a análise LIBS de 2023. Temos um bom conjunto de dados para comparar as duas técnicas”, diz O'Connor.

“Também veremos algumas fluorescências de raios-X para comparação, porque muitas pessoas em nosso campo usam XRF, mesmo que seja uma técnica de superfície”, diz McCarthy. Ao contrário do XRF, o laser LIBS pode ablacionar a superfície mais externa do artefato com o recurso de limpeza e obter uma análise mais representativa do material subjacente. Muitos museus proíbem o conservador de fazer qualquer tipo de técnica destrutiva, mesmo que a amostra seja tão pequena quanto a do site de amostra LIBS, então o XRF é a única opção. “Você não pode comparar diretamente os resultados de várias técnicas, mas acho que temos um corpo de dados que podemos usar.”

O Objetivo

Ariel O'Connor está trabalhando com Donna Strahan, chefe do Departamento de Conservação e Pesquisa Científica, em um livro da rara coleção.

“Todos os ganchos de cinto são originários de locais da China. O livro discutirá a tipologia e a história do gancho de cinto do ponto de vista dos materiais e da tecnologia, com o conteúdo LIBS no apêndice. Também estamos trabalhando com outros conservadores, curadores e cientistas conservacionistas”, diz O'Connor.

“Nosso próximo passo é que Ariel processe todos os dados. E então fazer algumas estatísticas e agrupamentos e ver como eles combinam com os que vêm da arqueologia comparativa e da história da arte”, diz McCarthy.

Uma importante questão de pesquisa que O'Connor e Strahan esperam responder é como os ganchos de cinto foram fabricados e como a composição da liga a granel pode fornecer informações sobre oficina e data. Eles esperam que correlacionar os grupos de ligas com técnicas decorativas permita mais refinamentos. O método mais comum de decoração envolve a aplicação de incrustações de ouro ou douramento na superfície. “Usaremos os pontos de dados LIBS para ver se há uma tendência de maior teor de cobre nas ligas de objetos dourados versus ganchos de cinto não decorados. Ainda não chegamos lá com nossas conclusões, mas essas são as coisas que estamos procurando”, diz O'Connor.

Os ganchos de cinto provavelmente vieram do noroeste ou nordeste da China e foram incorporados às roupas chinesas. “Os guerreiros de terracota têm ganchos de cinto que são retratados como parte do uniforme que usam. Então, sabemos que eram funcionais, mas também temos os que são decorados com turquesa, ouro e jade e vidro, então também eram ornamentais. Eu penso neles como semelhantes às fivelas de cinto que você vê na cultura do rodeio, que são símbolos de status que você pode ver do outro lado da sala”, diz O'Connor. “Assim como as fivelas, os ganchos de cinto provavelmente eram símbolos de status.”

Empréstimo Acadêmico

O'Connor e McCarthy falaram sobre os benefícios do Programa de Empréstimo Acadêmico.

“Eu diria que não é só o instrumento. É toda a ajuda que recebemos de Morgan e Jonathan”, diz McCarthy. Morgan Jennings é gerente de produto SciAps e Jonathan Moeller é especialista em produto SciAps. Eles se encontraram com O'Connor e McCarthy via Zoom para orientá-los no software.

"Mas não há mundo em que esse software complicado possa ser entendido em uma reunião de zoom de 1 hora. Fizemos muitas anotações e, quando começamos a usar o analisador e depois iniciamos nossa calibração, surgiram perguntas, e não apenas tínhamos perguntas de uma só vez. Foram muitas, muitas sessões com eles no zoom novamente ou por e-mail. Eles sempre foram muito generosos com seu tempo”, diz O'Connor.

“Testar o analisador LIBS neste projeto foi realmente crítico, porque bronzes corroídos são uma grande parte de nossa coleção”, diz McCarthy.

Programa de Empréstimo Acadêmico SciAps fornece instrumentos portáteis de XRF e LIBS para trabalhos de laboratório com estudantes ou pesquisas de campo. Nossos parceiros acadêmicos estão sempre apresentando novas aplicações para os instrumentos e nos dando um feedback inestimável.

Como podemos apoiar seu trabalho com nosso Programa de Empréstimo Acadêmico? Entre em contato conosco em academic@sciaps.com. Pesquisadores universitários podem emprestar uma unidade por um mês, desde que nos forneçam uma publicação resumida de suas pesquisas, que podemos postar, sem afetar nenhum de seus direitos de publicação.

SciAps, Inc., é uma empresa de instrumentação com sede em Boston especializada em instrumentos analíticos portáteis portáteis para medir qualquer elemento, em qualquer lugar do planeta. Seus analisadores de fluorescência de raios X (XRF) e baseados em laser (LIBS) líderes do setor estão em funcionamento em todos os principais setores, incluindo petróleo/gás, metais e mineração, aeroespacial, bateria e metais estratégicos (lítio, elementos de terras raras) , reciclagem de sucata, química e petroquímica, militar, forense e aplicação da lei. Os instrumentos SciAps são configurados para medir elementos em todos os tipos de materiais, de modo que as aplicações estão sempre se expandindo, incluindo recentemente pesquisa espacial, revestimentos antivirais pandêmicos, agricultura e contaminantes ambientais.

¹Tese de mestrado de 1967 de W. Thomas Chase para o Instituto de Belas Artes da Universidade de Nova York “Ganchos de cinto chineses na Freer Gallery of Art” (739.151.C5 na biblioteca principal do FS)

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