Admirez le coucher de soleil spectaculaire dans le célèbre tableau d'Edward Munch "Le Cri". Des parties du ciel qui étaient autrefois d'un jaune orangé vif sont devenues blanc cassé.

De même, une partie du jaune ensoleillé qu'Henri Matisse a brossé entre les nus allongés dans son tableau "La joie de vivre" est désormais plutôt un beige terne.

Plusieurs autres peintures de cette période sont confrontées à des problèmes similaires. La peinture jaune vif utilisée par ces artistes était fabriquée à partir du composé chimique sulfure de cadmium. Ce pigment était apprécié par de nombreux artistes européens de la fin du XIXe et du début du XXe siècle. Claude Monet, Vincent van Gogh et Pablo Picasso en ont tous brossé leurs toiles.

"Tant de peintres ont vraiment aimé ce pigment", a déclaré Yue Zhou, qui a obtenu son doctorat. dans le laboratoire du professeur de chimie de Duke, Warren Warren.

Mais au fil des décennies, de nombreux artistes et restaurateurs d'art ont réalisé qu'ils avaient un problème :leurs coups de pinceau jaune cadmium n'étaient plus aussi éclatants qu'avant.

Le passage du temps expose les œuvres d'art à la lumière, à l'humidité, à la poussière et à d'autres éléments naturels qui peuvent rendre les pigments vulnérables à la décoloration.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'Université Duke montrent qu'une technique de microscopie laser qu'ils ont développée pourrait offrir un moyen de détection précoce, permettant d'identifier les premiers signes minuscules de changement de couleur avant même qu'ils ne soient visibles à l'œil nu. Les travaux sont publiés dans le Journal of Physics:Photonics .

Il existe plusieurs techniques pour étudier quels pigments ont été utilisés dans une peinture et dans quelle mesure ils se sont dégradés. Mais ils consistent généralement à gratter un minuscule éclat de peinture avec un scalpel pour analyser sa composition. Cette méthode peut endommager la pièce et limiter la zone à étudier, a déclaré Zhou.

"C'est un peu comme une opération chirurgicale", a-t-elle ajouté.

Entrez dans la microscopie pompe-sonde. Il peut scruter les couches de peinture et détecter les changements chimiques qui marquent le début de la décomposition d'un pigment, sans prendre de coupes transversales de l'œuvre d'art originale.

La technique utilise des impulsions ultra-rapides de lumière visible ou proche infrarouge inoffensive, d’une durée inférieure à un billionième de seconde, et mesure leur interaction avec les pigments de la peinture. Les signaux résultants peuvent être utilisés comme empreintes chimiques pour identifier les composés présents.

En focalisant le faisceau laser à différents endroits et profondeurs de l'échantillon, les chercheurs sont capables de créer des cartes 3D de certains pigments et de surveiller ce qui se passe à des échelles aussi petites qu'un centième de millimètre.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé la microscopie pompe-sonde pour analyser des échantillons de peinture jaune de cadmium soumis à un processus de vieillissement artificiel.

Dans un laboratoire du campus ouest de Duke, Zhou a mélangé des échantillons de la célèbre couleur. Prenant sur une étagère une bouteille de pigment de sulfure de cadmium en poudre, elle la mélangea avec de l'huile de lin, puis la brossa sur des lames de microscope pour la faire sécher.

Certains échantillons ont été laissés dans un environnement sombre et sec, à l’abri de l’humidité et des dommages causés par la lumière. Mais le reste a été placé dans une chambre spéciale et exposé à la lumière et à une humidité élevée, des facteurs connus pour faire des ravages sur les couleurs instables.

Les chercheurs ont ensuite photographié les échantillons de peinture en utilisant la microscopie pompe-sonde pour suivre la progression de la dégradation à une échelle microscopique.

Par rapport aux échantillons témoins, les échantillons ayant subi le traitement de vieillissement se sont révélés moins résistants à l'usure. Après quatre semaines dans la chambre de vieillissement, ils étaient passés à des nuances de jaune plus claires.

Mais avant même que ces changements ne deviennent perceptibles, des signes évidents de dégradation étaient déjà apparents dans les données pompe-sonde, a déclaré Zhou. Le signal de sulfure de cadmium a commencé à diminuer dès la première semaine, pour finalement diminuer de plus de 80 % au cours de la quatrième semaine.

La perte de signal est le résultat de changements chimiques dans les pigments, a expliqué Zhou. L'humidité déclenche la transformation du sulfure de cadmium, qui est jaune, en sulfate de cadmium, qui est blanc, ce qui donne une teinte blanchâtre ou terne.

Les co-auteurs principaux Warren et Martin Fischer avaient initialement développé la technique pour analyser les pigments des tissus humains, et non les œuvres d'art, afin d'inspecter les grains de beauté cutanés à la recherche de signes de cancer. Mais ils ont ensuite réalisé que la même approche pouvait être utilisée pour la conservation des œuvres d'art.

Il y a une mise en garde :bien que la technique détecte les premiers changements de manière non destructive, les restaurateurs ne peuvent pas facilement recréer l'installation laser volumineuse dans leurs propres musées. À l'avenir, l'équipe affirme qu'il pourrait être possible de développer une version moins chère et plus portable, qui pourrait être utilisée pour étudier les peintures trop vulnérables ou trop volumineuses pour être transportées et analysées hors site.

Bien entendu, toute perte de couleur déjà survenue ne peut être inversée. Mais un jour, les restaurateurs d'art pourraient disposer d'un nouvel outil pour détecter ces changements plus tôt et prendre des mesures pour ralentir ou arrêter le processus à ses débuts.

La recherche a des applications potentielles au-delà des pigments des artistes. L'étude de la dégradation du jaune de cadmium dans les peintures centenaires pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre les matériaux modernes qui sont également vulnérables aux éléments, comme le sulfure de cadmium utilisé dans les cellules solaires, a déclaré Warren.