Comment déterminer l'âge des objets archéologiques si la méthode bien établie de datation au carbone ne s'applique pas, par exemple pour des objets métalliques ? Des scientifiques espagnols et portugais ont maintenant introduit une technique de datation des artefacts en cuivre et en bronze. Présenté dans la revue Angewandte Chemie, leur méthode électroanalytique est basée sur la voltampérométrie de microparticules. Il compare divers produits de corrosion qui se forment sur de longues périodes de temps et fonctionne avec seulement quelques nanogrammes de matériau, de sorte qu'il ne cause presque aucun dommage.
Les expériences de voltamétrie produisent des courbes courant-tension qui ont des formes caractéristiques pour de nombreux composés. Pour dater le cuivre, découvertes archéologiques, une équipe dirigée par Antonio Doménech-Carbó de l'Université de Valence a examiné les rapports de deux oxydes de cuivre différents, ténorite et cuprite, qui peuvent être différenciés et quantifiés à partir de leurs courbes voltampérométriques.
Lorsqu'ils sont exposés à l'air, les surfaces de cuivre sont recouvertes d'une couche naturelle de cuprite (Cu2O). Heures supplémentaires, cette couche se transforme lentement en d'autres produits de corrosion. Comme les objets contenant du cuivre vieillissent dans un environnement légèrement corrosif, sans contact avec les sols ou l'air marin, une couche de ténorite (CuO) se forme en continu sur la patine primaire de cuprite. Cela se produit parce que la cuprite réagit avec l'oxygène de l'air pour former préférentiellement la ténorite dans une atmosphère contenant du CO2 ou en présence de matériaux calcaires. L'examen des pièces de cuivre par microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie aux rayons X a confirmé la présence de cuprite et de ténorite.
Pour réaliser les expériences électroanalytiques, les chercheurs imprègnent une électrode en barre de graphite de paraffine et tamponnent la surface de l'artefact avec. Quelques nanogrammes de la surface de l'échantillon collent à l'électrode, qui est ensuite plongé dans un électrolyte aqueux. Cela ne cause presque aucun dommage à l'objet. Les microparticules d'oxyde de cuivre entraînent des pics très caractéristiques dans les courbes courant-tension résultantes.
Le rapport des pics de courant pour la ténorite et la cuprite est particulièrement intéressant pour les chercheurs. Il montre une augmentation constante avec l'augmentation du temps de corrosion, comme en témoigne une série de pièces antiques de diverses collections, dont les Musées de Préhistoire de Valence et Xàtiva (Espagne), ainsi que le vieillissement artificiel des pièces de cent euros en cuivre. Les chercheurs ont pu utiliser les pièces pour établir une courbe d'étalonnage qui peut être utilisée pour dater des objets d'âge inconnu.
La datation voltamétrique d'une cruche à eau d'époque califale et d'un casque Montefortino d'époque romaine a donné des âges de 1050±80 et 2150±150 ans, respectivement, qui s'accordent bien avec les dates préalablement établies à partir du contexte archéologique.
