A l'échelle moléculaire, il existe des similitudes surprenantes entre l'enveloppe extérieure d'une balle de golf et la peinture à l'huile blanche utilisée par Van Gogh et ses contemporains. Dans les deux cas, les interactions entre les ions zinc et les chaînes polymères sont à la base de propriétés matérielles importantes. Dans une publication récente dans la revue scientifique Avancées scientifiques , Des chercheurs du Rijksmuseum et de l'Université d'Amsterdam décrivent le rôle des ions zinc dans le réseau moléculaire de la peinture à l'huile. Leurs études pourraient expliquer pourquoi les peintures réalisées avec un pigment blanc de zinc sont si sensibles aux conditions d'humidité élevée.

Vincent van Gogh et d'autres peintres de son époque utilisaient souvent du blanc de zinc (oxyde de zinc, ZnO), un pigment blanc qui donne une bonne peinture à l'huile opaque. Cependant, Le blanc de zinc peut facilement réagir avec le liant huileux lors de sa polymérisation et se transformer en un réseau de chaînes moléculaires lors du séchage de la peinture. En conséquence, les ions zinc se nichent entre les chaînes moléculaires de l'huile. Des recherches antérieures ont montré que ce processus n'est pas sans danger :les ions peuvent accélérer la dégradation du pétrole, et ils forment des composés chimiques problématiques avec les produits de dégradation.

Balles de golf

Pour aider les restaurateurs à minimiser les dommages et à ralentir le vieillissement de la peinture à l'huile, Le Dr Joen Hermans et ses collègues ont maintenant résolu la structure moléculaire autour des ions zinc dans la peinture à l'huile. La recherche a également fourni des informations importantes dans le monde des plastiques. Certains plastiques contiennent des ions zinc et peuvent donc être fondus et traités à des températures plus basses, tout en étant solide et durable. Par conséquent, ce type de plastique convient très bien à l'enveloppe extérieure des balles de golf, par exemple. Les chercheurs n'avaient pas encore déterminé exactement comment les ions zinc maintiennent les chaînes polymères ensemble dans ces plastiques.

Les chercheurs de l'Université d'Amsterdam et du Rijksmuseum ont maintenant répondu à ces questions sur l'environnement polymère autour des ions zinc dans une analyse avancée combinant la lumière infrarouge avec des calculs de mécanique quantique. Ils ont utilisé la spectroscopie infrarouge bidimensionnelle (2-D-IR), une technique complexe capable de mesurer les interactions entre les liaisons chimiques et leur orientation dans l'espace. Le 2-D-IR n'a jamais été utilisé auparavant pour étudier la structure moléculaire des polymères solides.

Le rôle de l'eau

La recherche a démontré que l'environnement polymère des ions zinc peut adopter deux structures complètement différentes. Les deux mêmes structures existent pour les ions zinc dans l'enveloppe extérieure en plastique des balles de golf et des matériaux similaires. De plus, les chercheurs ont découvert que de très petites quantités d'eau dans une peinture à l'huile ou un plastique déterminent lequel des deux environnements est le plus susceptible de se produire. Étant donné que l'une des structures est plus active dans les réactions chimiques qui provoquent le vieillissement de la peinture, cette recherche fournit une explication moléculaire potentielle du fait que les peintures à l'huile faites avec du blanc de zinc ont tendance à vieillir plus rapidement dans des conditions d'humidité élevée.

Ces nouvelles connaissances sont très importantes pour la recherche de suivi sur l'effet de l'humidité sur la durée de vie d'une peinture. En outre, elles sont un point de départ pour déterminer quelles peintures seront les plus sensibles aux altérations futures. Des chercheurs du Rijksmuseum et de l'Université d'Amsterdam poursuivront ces recherches au cours des prochaines années.