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《蒙娜丽莎》的新秘密

译自Chem-Station网站日本版 原文链接:モナリザの新たな秘密が化学分析によって判明
翻译:炸鸡

Leonardo da Vinci is renowned to this day for innovations in fields across the arts and sciences. Now, new analyses published in the Journal of the American Chemical Society show that his taste for experimentation extended even to the base layers underneath his paintings. Surprisingly, samples from both the “Mona Lisa” and the “Last Supper” suggest that he experimented with lead(II) oxide, causing a rare compound called plumbonacrite to form below his artworks.  (引用自:10月11日ACS discover chemistry)

化学空间去年曾刊登过一篇介绍著名画家伦勃朗名画《夜巡》中颜料的化学分析结果,今天化学空间为读者带来一篇关于另一名画《蒙娜丽莎》的颜料的化学分析的论文介绍。

莱昂纳多达芬奇是位人们耳熟能详的著名艺术家,他的画作《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》更是广为人知,很多人光是听到这两个画作的名字,脑海里就会浮现出画作的样子吧。直到现代,达芬奇的绘画手法仍是一个谜团,研究达芬奇的绘画技法已经成为一项重要的研究课题。现在几乎没有留下任何关于达芬奇那个年代绘画材料的线索,并且进一步研究表明,达芬奇的不同画作用的是不同的绘画材料

在先前的研究中,通过使用micro-XRF(Micro X-ray fluorescence,微区X射线荧光光谱仪)和X射线分析,发现《蒙娜丽莎》中使用了铅颜料,并且涂料的层级组分也解析出来了。

达芬奇的《圣母子与圣安妮》的分析结果显示,Pb3(CO3)2(OH)2PbCO3的比例差异导致了Pb3(CO3)2(OH)2板状颗粒的厚度的差异和变化(来自Microchemical analysis of Leonardo da Vinci’s lead white paints reveals knowledge and control over pigment scattering properties)

在2007年,对从《蒙娜丽莎》画作边框脱落的样品进行了断面的SEM-EDS分析,发现青色中含有来自天青石(Na7Ca(Al6Si6O24)(SO4)(S3)·H2O)的Al、Si和K元素,从黄色中检测到了方解石(CaCO3)中的Ca元素。Pb元素从白色底层中检测出来,表明达芬奇使用了铅白(Lead white, LW)。这种LW是一种在15到19世纪的画家作品中广泛被使用的颜料,与大气中的酸、二氧化碳、水和氧气等长时间反应生成Pb3(CO3)2(OH)2 [HCer: hydrocerussite]和PbCO3 [Cer: cerussite]晶体。因此,研究Pb元素的氧化价可以知道画家使用了哪种LW。近年有几项研究报告了对达芬奇的画作的研究,研究结果表明他使用了各种不同的LW。为了进一步寻找有关达芬奇在绘画中使用的颜料的新发现,研究使用了同步辐射光和傅立叶变换红外光谱技术对《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》的底层颜料进行了研究。

样品取自《蒙娜丽莎》的右上角的木制画框的边界附近的底层颜料碎片,用欧洲同步辐射装置的ID22束线对样品进行分析。 对得到的XRD图案的分析表明颜料中含有铅珍珠石,且含有的铅珍珠石的化学组成为HCeCer,还有LWPb5O(OH)2(CO3)3(简称为PN)。从《蒙娜丽莎》的颜料样品中检测到PN是意外发现,在同时代的意大利文艺复兴时期的其他画作中均没有检测到PN的成分。

分析的颜料碎片(来自ACS PressPacs)

PN在碱性环境下才能稳定存在。PN是PbO经过一系列反应生成的,故PbO被认为是PN的前身。Théodore de Mayerne(1573-1655,瑞士医生,为绘画技艺的发展做出过许多贡献)曾记载过想要加速油的干燥或调制粘稠的浆糊可以向坚果油里掺杂PbO。PbO发生了皂化反应转变成了羧酸铅。为了探究《蒙娜丽莎》中是否也有这样的化学反应,科学家们使用FTIR对样品进行了区域检索。结果显示达芬奇使用了含有大量铅皂的高碱度油,根据对达芬奇留下的文稿和对其他作品(如《最后的晚餐》)的分析,科学家们推测他为了加速干燥油画上的画使用了PbO

与对名画《夜巡》的分析类似,这次对《蒙娜丽莎》的研究主要讨论了关于铅化合物的问题,科学家们认识到了铅化合物作为绘画材料的重要地位。如今,获取绘画材料并不困难,现代画家几乎不需要自己调制颜料。但透过本次的研究成果可以想象过去画家们的丰富多样的调制颜料的“秘方”。从颜料中检测到的化学物质推测出颜料的调配方式,将原本八杆子打不着的艺术与化学联系起来,这是一件非常有趣的事情。想到几百年前,庄严的艺术家达芬奇像今天的化学工作者一样将数个原料添加进他的颜料中进行艺术创造,笔者不由得会心一笑。笔者期待着其他名画的化学调查的进展研究。

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