Nanoanyag a középkorban

Számos középkori szobor aranyozását olyan különleges technológiával végezték, amelynek okán ma ezek restaurálása rendkívül bonyolult.

A svájci Paul Scherer Intézet (PSI) a kétrétű füst, más néven felemás füst aranyozással díszített műtárgyakat vizsgált meg a legmodernebb technológiával, és sikerült 3 dimenziós képet alkotni a rétegről. A vizsgálati eredmények megmagyarázták, miért is olyan elképesztően nehéz ezeket a műalkotásokat restaurálni.
A kétrétű füst úgy készült, hogy egy aranylemezt egy annál 4-8-szor vastagabb ezüstlemezre hengereltek még izzóan, majd a sima aranylemezzel azonos módon vékonyították aranyfüst vékonyságúvá. Az így kapott füst egyik fele ezüstszínű, másik aranyszínű volt.
A svájci kutatók egy 1420-ban készült szárnyas oltár aranyozását mérték fel, a mintát ehhez Szűz Mária köpönyegének fodrából csippentették ki. Az oltárt ma a zürichi Svájci Nemzeti Múzeum őrzi, de előtte évszázadokon át egy hegyi kápolnában volt az Alpokban. E mintán kívül két másikat is megvizsgáltak a Bázeli Történeti Múzeumból.
Az aranyozáshoz használt anyag nem egyszerű aranyfüst volt, hanem kétrétű füst, amelynél az aranyréteg ultravékony lehetett, mivel az anyag támasztását az ezüstréteg adta. „Bár a felemás füst technikáját gyakran alkalmazták a középkorban, mi eddig elég keveset tudtunk róla” – mondta el Benjamin Watts fizikus. „Ezért is döntöttünk úgy, hogy a legnagyobb részletességet adó 3D technológia segítségével vizsgáljuk meg.” Eddig csupán 2 dimenziós keresztmetszeti képet adó módszerekkel vizsgálták a kétrétű füst felépítését. Most azonban az ultramodern technika, a ptichografikus tomográfia segítségével anélkül pillanthattak bele az anyagrétegek nanoszerkezetébe, hogy az megsérülne. A módszer lényege, hogy a vizsgált felületről úgy készítenek eltérő irányokból röntgentartományú felvételsorozatot, hogy azok diffrakciós mintázatai rétegenként kissé eltérnek, s ezekből állítható azután össze az anyag 3D szerkezeti képe. A módszer legfontosabb előnye az, hogy elképesztően nagy felbontású képet ad. „A Mária-szoborról vett minta kétrétű füstjéről tudtuk, hogy csupán pár száz nanométeres, így még ennél is apróbb részletekre kellett rátalálnunk a vizsgálat során” – magyarázta Watts. A felvételek megmutatták, hogy a leheletvékony aranyréteg milyen egyenletesen simul rá az ezüst alapra. „Sokan úgy vélik, a középkorban nem létezett igazán kifinomult technológia” – magyarázta Qing Wu, a kutatás vezetője. „Épp ellenkezőleg: ez nem a sötét középkor volt, hanem az az időszak, amikor a fémművesség és az aranyozási technológia már igazán fejlett volt.”
A Nanoscale szakfolyóiratban ismertetett vizsgálatok kimutatták, hogy az aranyréteg átlagosan 30 nanométer vékony volt, míg a korabeli aranyfüst 140 nanométeres, vagyis nagyon takarékos volt ez a technológia. (Egy nanométer a milliméter egymilliomod része.) Ebben a korban az arany felhasználásának nagyon szigorú rangsora volt: aranyfüsttel ékesítették a szentek glóriáit, a kétrétű füstöt pedig például a ruházatukhoz, vagy, mivel ez az aranyozás kevésbé csillogott, a hajhoz, szakállhoz használták. „Elképesztő, hogy pusztán kézi eszközökkel miként voltak képesek a kor mesterei e nanoanyag előállítására” – ámuldozott Watts. A két nemesfém hasonló kristályszerkezete, vagyis egy szerencsés véletlen tette lehetővé ennek a takarékos technológiának a kifejlesztését és alkalmazását.
A 3D technológia feltárta azt is, miért színeződött el a kétrétű füst: az ezüst képes átütni az aranyrétegen, s befedi azt, majd oxidálódva megfeketedik. Ez annak köszönhető, hogy az ezüst még szobahőmérsékleten is képes viszonylag gyors helyváltoztatásra, és alig néhány nap alatt vékony ezüstkéreg alakul ki az aranyfilm felszínén, és a levegőben lévő vízzel, kénnel érintkezve megfeketedik. Mivel ezzel a korabeli kézművesek is tisztában voltak, úgy védekeztek ellene, hogy az aranyozást még egy gyanta- vagy enyvréteggel is védték a levegő káros anyagaitól, ám ez sem tart örökké: az évszázadok során szépen megfeketedtek ezek a díszítések.
Azzal, hogy az ezüst a felszínre vándorolt, az alsó támasztóréteg helyéről, hézag képződött a helyén, és magát a kétrétű füstöt könnyen le lehetett választani az alkotások felszínéről. Ez pedig instabillá tette a réteget, amelyet gyakran már csak a legfelső, korrodált ezüsttel átitatott védőanyag tartott a helyén. „Ha eltávolítjuk a korrodált réteget, lejön a védőréteg is, és az egész aranyozás porrá hullik” – magyarázta Qing Wu, aki művészettörténész és restaurátor végzettségű kutató, aki tisztában van a restaurálás gyakorlati nehézségeivel is. A kutatók abban bíznak, hogy a most használt technológia segítségével a későbbiekben gyakorlati hasznát is vehetik a restaurátorok egy-egy aranyozás vizsgálatának, mivel kiderülhet, mekkora veszélyt rejt a felújítás. Reményeik szerint olyan anyag is kifejleszthető, amellyel az ezüst elhagyott helyét ki lehet tölteni, és ezzel megóvni az egész díszítő réteget.