14.09.2021

Dzieło sztuki, dzieło nauki. Twórcze spotkanie badaczy AGH ze światem kultury


W górnej części fotografii znajduje się obraz z cyklu „Bociany” Marii Bińkowskiej-Kopczyńskiej. Dzieło przedstawia trzy ptaki w gnieździe na tle zachmurzonego nieba. Poniżej obrazu znajduje się analiza fotometryczna dzieła podzielona na cztery części. Pierwsza zawiera zdjęcie obrazu w świetle fioletowym, druga w świetle niebieskim, trzecia w świetle zielonym, a ostatnia w świetle czerwonym. Analiza ujawnia miejsca, które uległy degradacji w wyniku upływającego czasu oraz czynników zewnętrznych.

Obraz z cyklu „Bociany” Marii Bińkowskiej-Kopczyńskiej („Pestki”) i jego analiza fotometryczna: zdjęcie w świetle białym (a) oraz przy oświetleniu monochromatycznym: 385 nm (b), 465 nm (c), 520 nm (d) i 620 nm (e). Fot. Krzysztof Mech i Grzegorz Kulinowski

Wiadomo, że nauka potrafi czasem być sztuką. Czy jednak w dziedzinie sztuki jest także miejsce dla nauki? Badacze z AGH przekonują, że naukowcy mogą mieć ważny udział w procesie konserwacji i tworzenia wspaniałych dzieł ludzkiej wyobraźni. Zespół pod kierunkiem prof. Konrada Szaciłowskiego z Akademickiego Centrum Materiałów i Nanotechnologii AGH opracowuje innowacyjne techniki renowacji wytworów dawnych mistrzów i projektuje nanopigmenty, które mogą dać współczesnym artystom nowe, wspaniałe możliwości. Mało tego, krakowscy badacze wpadli również na pomysł, w jaki sposób można chronić dzieła sztuki nie tylko przed działaniem czasu, lecz także przed podrobieniem i kradzieżą – w tym celu stworzyli koncepcję tak zwanego molekularnego podpisu, który minimalizuje ryzyko fałszerstwa niemalże do zera. Uczeni z AGH po raz kolejny potwierdzają zatem, że interdyscyplinarna współpraca i twórcza wymiana idei ze specjalistami z najróżniejszych dziedzin przynosi świetne owoce i rodzi pomysły na kreatywne zastosowania rozwijanych na uniwersytecie nauk, które mogą dobrze posłużyć społeczeństwu.

Pomysłodawcą wykorzystania zdobyczy inżynierii materiałowej oraz nanotechnologii na polu sztuki jest dr inż. Kacper Pilarczyk z ACMiN, współpracownik prof. Szaciłowskiego, który działa naukowo na styku chemii oraz fizyki, a także ich różnorakich rozgałęzień: na przykład fotochemii lub nanofizyki. Co ciekawe, koncepcja współpracy inżynierów z konserwatorami oraz artystami nie powstała w murach uczelni, lecz podczas spotkania ze znajomymi, którzy zajmują się na co dzień pracą twórczą. To właśnie w takich okolicznościach narodziło się pytanie, czy możliwe byłoby opracowanie takich materiałów, które z jednej strony zachowywałyby wszystkie walory estetyczne dzieł sztuki, a z drugiej byłyby przy tym trwałe i nieszkodliwe dla twórców. Okazało się, że przy wykorzystaniu zdobyczy nanotechnologii niektóre z ich życzeń są do spełnienia, czyli można zaprojektować i zsyntezować w laboratorium substancje, które spełnią oba warunki. Ten luźny pomysł rzucony w towarzystwie zmienił się następnie w profesjonalny projekt badawczy, angażujący nie tylko inżynierów, lecz także krakowskich konserwatorów oraz polskich artystów.

– Mam grono przyjaciół, którzy są związani z różnymi przedsięwzięciami artystycznymi, między innymi z konserwacją dzieł sztuki oraz malarstwem. Podczas luźnej rozmowy z kolegą, który jest malarzem stwierdziliśmy, że materiały, które badamy w laboratorium, są przez niego wykorzystywane jako pigmenty, składniki farb. Stąd prosty wniosek, iż te dwa światy są tylko z pozoru odległe, a siły artystów i naukowców można w sposób kreatywny połączyć z korzyścią dla obu środowisk – mówi dr inż. Kacper Pilarczyk.

Diagnoza problemu

Prace badawcze nad wykorzystaniem zdobyczy nanotechnologii w sztuce rozpoczęto od konsultacji z konserwatorami i próby ścisłego zdefiniowania ich potrzeb. W trakcie tych rozmów okazało się, że do głównych czynników degradujących dzieła sztuki należą światło, kurz, wilgoć, mikroorganizmy, zmiany temperatury, a w końcu również bezpośrednia działalność człowieka. Wstępna analiza wykazała także, że konserwatorzy do ochrony zabytków bardzo często używają środków chemicznych, które nie są w zupełności bezpieczne dla nich samych. Niektóre wszak stosowane obecnie substancje zawierają między innymi rozpuszczalniki, drażniące oczy i skórę. Za podstawowy cel badań inżynierowie z ACMiN przyjęli wobec tego zaprojektowanie środków ochronnych, które byłby nieszkodliwe dla dzieł sztuki, dla pracujących z nimi osób, a także dla środowiska. Chodziło również o to, aby zachować przy tym wszelkie walory artystyczne przedmiotów, co wedle uczonych było możliwe przy użyciu inżynierii materiałowej – interdyscyplinarnej nauki intensywnie rozwijanej na AGH.

W drugim rzędzie plan był z kolei taki, by opracować nowy rodzaj farb, które po pierwsze nie byłyby toksyczne, a po drugie nie ulegałyby tak szybko procesom fotodegradacji, czyli utracie pożądanych właściwości na skutek działania promieni słonecznych lub światła lamp. Chcąc się przekonać, jaki wpływ na procesy niszczenia sztuki ma światło, można przy tym wykorzystać symulator światła słonecznego (ang. solar symulator) – urządzenie, które w krótkim czasie jest w stanie postarzeć dzieło nawet o kilkadziesiąt lat, uderzając skondensowaną dawką promieniowania widzialnego i UV. Ta maszyna pozwoliłaby też przewidzieć, w jaki sposób po upływie dekad zachowają się nowe substancje, których zaprojektowania podjęli się inżynierowie z AGH. Bardzo przydatna w konserwacji zabytków kultury jest również analiza fotometryczna stosowana w laboratorium, polegająca na oświetlaniu obiektu odpowiednio dobranym zakresem fal, która pomaga ujawnić partie szczególnie dotknięte działaniem czasu. Krakowscy naukowcy postanowili wykonać takie właśnie badanie między innymi na obrazie „Bociany” pędzla Marii Bieńkowskiej-Konopyczńskiej.

Grafika przedstawia kolaż czterech zdjęć obrazu z serii „Bociany” Marii Bińkowskiej-Kopczyńskiej wykonanych przy użyciu mikroskopu optycznego, a także mikroskopu skaningowego. W lewym górnym rogu znajduje się zbliżenie fragmentu głowy bociana, z kolei w prawym górnym rogu zbliżenie nieba znajdującego się nad ptakiem. W lewym dolnym rogu znajduje się fotografia włókna z obrazu, natomiast w prawym dolnym rogu w biało-czarnym kolorze przedstawione zostało ziarno pigmentu.
Analiza mikroskopowa obrazu z serii „Bociany” Marii Bińkowskiej-Kopczyńskiej („Pestki”): fragment głowy (a), dziób (b), niebo nad głową bociana (c) oraz pojedyncze włókno z obrazu wraz z ziarnami pigmentu (d). Zdjęcia wykonano przy pomocy mikroskopu optycznego (a-c) i elektronowego mikroskopu skaningowego. Fot. Grzegorz Cios

Dzieło na zamówienie

Rola konserwatorów i osób związanych ze światem sztuki nie skończyła się jednak tylko na określeniu ich potrzeb, ponieważ pomagali oni zweryfikować rozwiązania inżynierów przede wszystkim pod kątem ich użyteczności i zgodności z wymaganiami artystycznymi. Jak uważa dr inż. Pilarczyk, kolejnym ekscytującym krokiem byłoby zaangażowanie uczonych w proces twórczy, poprzez projektowanie materiałów spełniających indywidualne potrzeby artystów. W ten sposób różne fantastyczne na pierwszy rzut oka idee mogłyby przy pomocy nauki stać się rzeczywistością. Póki co jednakże zespół prof. Szaciłowskiego z ACMiN poprzestał na pomyśle wytworzenia syntetycznych pigmentów, które miałyby nade wszystko w mniejszym stopniu ulegać procesom degradacji wskutek promieniowania świetlnego, temperatury lub też degradacji mechanicznej. Takie właśnie substancje można by nazwać krótko nanopigmentami, bowiem zawierałyby nanostruktury. Co ciekawe, sam proces ich otrzymywania wcale nie musiałby trwać długo, a czasami nawet udałby się on zamknąć w kilku godzinach. Bardzo istotne byłoby przy tym to, aby dokładnie przewidzieć i sprawdzić w praktyce działanie owych substancji, gdyż mogłyby być zastosowane do renowacji dzieł o dużej wartości.

Podpis molekularny

Uczeni z ACMiN opracowali nie tylko projekt stworzenia nanomateriałów służących do ochrony dzieł sztuki albo zastępujących dotychczasowe pigmenty, lecz wpadli także na bardzo ciekawy pomysł tak zwanego molekularnego podpisu zabytków kultury. Znakowanie w mikro i nanoskali pozwoliłoby według naukowców prawie do zera zminimalizować ryzyko podrobienia przedmiotów o wysokiej wartość artystycznej i historycznej. Tego typu stempel byłby przy tym zupełnie niewidoczny gołym okiem, zatem w żaden sposób nie wpływałby na odbiór dzieła. Jest to pomysł bardzo prosty, a zarazem błyskotliwy. Mógłby on z powodzeniem zostać wcielony w życie w instytucjach gromadzących dzieła kultury na całym świecie, przy czym dotyczy zarówno obrazów, jak i innych przedmiotów – rzeźb czy nawet zabytków architektonicznych. Znakowanie dzieł pozwoliłoby przy tym dokumentować zmiany konserwatorów, co także byłoby korzystne. Póki co jednak uczeni z AGH współpracują ze światem sztuki w nieco inny sposób, a mianowicie służą pomocą w weryfikacji obrazów, które nie posiadały nigdy takiego molekularnego podpisu.

– Pracujemy obecnie nad weryfikacją autentyczności obrazów. Sprawdzamy, czy dane dzieło sztuki było przemalowywane lub posiada poprawki, które nie zostały odnotowane w dokumentacji. Można powiedzieć, że jest to praca detektywistyczna. Łącząc wiedzę o składzie pierwiastkowym oraz strukturze krystalograficznej użytych pigmentów z wiedzą konserwatorów i historyków sztuki, potrafimy niekiedy stwierdzić, w której pracowni powstał badany obraz – opisuje obecną działalność zespołu dr inż. Kacper Pilarczyk.