Espectroscopías ópticas sobre superficies metálicas nanoestructuradas aplicadas al estudio de flavonoidespigmentos amarillos de interés en el patrimonio histórico cultural

Resumen

La identificación y caracterización de materiales en las obras que forman parte del Patrimonio Artístico Cultural proporciona información decisiva para la datación y autentificación de las mismas, así como para ayudar a determinar los cambios físicos y/o químicos que han contribuido a su deterioro, gracias a la identificación de los productos de degradación de los materiales originales. La mayoría de las técnicas analíticas que se utilizan en la identificación de pigmentos de interés en el Patrimonio Artístico Cultural son técnicas de análisis elemental, con frecuencia son técnicas destructivas, y solamente algunas se pueden utilizar in situ. Sin embargo, en los últimos años la espectroscopía Raman se ha establecido como la mejor técnica para una rápida identificación de pigmentos, fundamentalmente inorgánicos. En cada caso, el empleo de dicha técnica en el estudio de pigmentos orgánicos ha sido mucho menor, debido a que muchos de ellos son fluorescentes, fotosensibles o no dan lugar a un espectro Raman apreciable, debido a su elevada dilución o a su baja sección eficaz Raman. Dada la importancia de los pigmentos orgánicos resulta de gran interés aplicar una técnica analítica que sea muy sensible para detectarlos e identificarlos en mezclas o en medios donde suelen estar muy dispersos o a concentraciones muy bajas, que es, normalmente el caso de las obras de arte. En este sentido, la espectroscopía Raman intensificada por superficies metálicas nanoestructuradas (SERS, del inglés: Surface-Enhanced Raman Scattering) promete mucho como una técnica de alta sensibilidad. En esta tesis se ha realizado un estudio muy sistemático y detallado de la identificación y caracterización vibracional de nueve pigmentos orgánicos amarillos, flavonoides, mediante el empleo de la espectroscopía SERS. Se han obtenido los espectros SERS en condiciones macro y micro, con láseres de diferentes longitudes de onda, utilizando coloides de plata y oro en disolución e inmovilizados, variando también la concentración de pigmento y el pH de las disoluciones. En continuación, se ha mejorado el método de preparación de nanoestructuras metálicas inmovilizadas basado en fotoreducción de una disolución de nitrato a plata, utilizando el microscopio Raman con un objetivo 100x y un láser a 514.5 nm, para poder llevar a cabo las medidas de detección de los flavonoides in situ sobre la fibra teñida, es decir, en muestra real. Ha sido comprobado que la aplicación de dicho método permite la extracción de la información sobre el pigmento, sin que interfiera el soporte y sin que sea necesario llevar a cabo una extracción química del pigmento, proceso que es el que viene utilizado en otros casos para después aplicar, por ejemplo, HPLC para la identificación del pigmento. Los estudios y resultados presentados en esta Tesis nos llevan a confiar plenamente en las posibilidades de la técnica, debiendo establecerse protocolos de identificación en base a los completos estudios que han de llevarse a cabo en el laboratorio de investigación.