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Caratterizzazione mediante microspettroscopia Raman dei pigmenti usati per gli strati pittorici del Parco Archeologico Urbano di Napoli (PAUN)

  • Responsabile contributo: Alessandro Vergara

  • Borsista destinata al progetto: Roberta Biondi

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L’indagine Raman e l’analisi cromatografica condotta su campioni prelevati presso e presso l’area del parco archeologico urbano di Napoli in Piazza Municipio e presso il deposito ubicato a Chiaiano- Piscinola via Giovanni Antonio Campano 87, nell’ambito del progetto PAUN, hanno consentito la caratterizzazione complessiva degli strati pittorici, mediante l’identificazione sia di pigmenti che dei leganti utilizzati. Qui si descrivono i risultati dell’analisi dei pigmenti.

I pigmenti inorganici, siano essi naturali o sintetici, sono tipicamente sali, ossidi e sali complessi di metalli come ferro, mercurio, piombo, i quali sono finemente dispersi in matrici di diversa composizione. La spettroscopia Raman è una tecnica che registra la radiazione diffusa da un campione quando viene investito da una radiazione laser, fornendo informazioni sul modo in cui vibrano i componenti chimici contenuti nel campione. La natura chimica di ciascun pigmento è strettamente correlata alla presenza di specifiche bande nello spettro Raman, in base alle quali esso può efficacemente essere identificato in maniera non-distruttiva. Oltre all’identificazione dei pigmenti, l’analisi Raman è in grado di fornire importanti informazioni circa la composizione di prima malta e intonaci. Abitualmente è ritrovata la presenza di calcite (Cal) (1), la forma cristallina più comune del carbonato di calcio (CaCO3), utilizzato per la realizzazione dell’intonaco o della finitura bianca.

Qui si riportano due esempi di strati pittorici risalenti all’epoca Angioina ed a epoca Romana campionati nel PAUN.

Campione di epoca angioina

Il campione NA_MNMS_07 unità stratigrafica 4125 cassetta P4, è rappresentato da un frammento ben conservato di età Angioina costituito da una superficie pittorica giallo/arancio su cui sono presenti diversi decori di colore rosso (Figura 1).

L’analisi Raman evidenzia che la superficie giallo/arancio è costituita da una miscela di tre diversi pigmenti: Fe(OH)3 o giallo marte, con probabilmente giallo litargirio (PbO) e Rosso Vermiglio (HgS), identificabili dagli spettri Raman riportati in Figura 1, tracce 1, 2, 3. Contestualmente il decoro presente sul campione risulta derivare da una miscela di pigmenti rossi comunemente utilizzati, quali ematite (Fe2O3) e litargirio3 (traccia 4). L’analisi spettroscopica ha inoltre consentito di identificare calcite (CaCO3), magnetite (Fe3O4), feldspati, anatasio (TiO2), carbone (C) e silice vetrosa (caratteristica delle ceneri vulcaniche) come costituenti dell’intonaco e della prima malta (dati non riportati).

Figura 1. Analisi Raman di un campione di età Angioina. I valori di Raman shift sono riportati in tabella. Abbr.:Cal (Calcite), Lit (Litargirio), YM (Mars Yellow, giallo marte), Ver (Rosso Vermiglio), Hem (Ematite)

Il campione NA_MNMS_07 unità stratigrafica 4125 cassetta 05, di età Angioina, mostrato in Figura 2, è caratterizzato da una superficie pittorica interamente di colore rosso. La calcite risulta il componente principale della prima malta, mentre la superficie pittorica è costituita in larga parte dal pigmento Rosso Vermiglio4 (solfuro di mercurio, HgS) (traccia 6) e da piccole quantità di ematite (ossido di ferro, Fe2O3), pigmento rosso noto fin dall’antichità, le cui caratteristiche bande Raman sono riportate in traccia 5. Il campione Usm 4333 MAF 160 contiene calcite come componente principale nell’intonaco, ed ematite come unico costituente della superficie pittorica (spettri Raman in Figura 2, traccia 7).

Figura 2. Analisi Raman di campioni di età Angioina. I valori di Raman shift sono riportati in tabella. Abbr.: Hem (Ematite), Cal (Calcite), Ver (Rosso Vermiglio)

Campione di epoca Romana

Il campione US 6950, frammento ben conservato di epoca Romana, è costituito principalmente da intonaco. Lo strato pittorico è contraddistinto dalla presenza di una striatura di colore scuro su una superficie chiara (Figura 3).

Il campione, sottoposto ad analisi Raman risulta molto fluorescente, tuttavia la debole intensità dei segnali non ha impedito l’identificazione di diversi pigmenti. Microscopicamente la striatura scura appare caratterizzata da spot di colore rosso e spot di colore giallo, corrispondenti rispettivamente ad ematite (Fe2O3, traccia 2) e una specie compatibile con la Goethite (α-FeOOH, pigmento dal caratteristico colore giallastro scuro-marrone) in traccia 1. In questo caso, in aggiunta alla calcite (traccia 2), è stata osservata nella prima malta la presenza di carbone amorfo su spot neri (traccia 3).

Figura 3. Analisi Raman di un campione di età Angioina. I valori di Raman shift sono riportati in tabella. Abbr.: Gt (Goethite), Cal (Calcite), Hem (Ematite), C (Carbone)

Riferimenti

Bersani, D.; Lottici, P.P J. Raman Spectrosc. 2016, 47, 499-530.

Clark, R.J.H.; Curri, M.L. J. Mol. Struct. 1998, 440, 105-111.

Burgio, L.; Clark, R.J. H.; Firth, S. Analyst. 2001, 126(2), 222-7.

Gelzo, M., Grimaldi, M., Vergara, A., Severino, V., Chambery, A., Dello Russo, A., Piccioli, C., Corso, G., Arcari, P. Chemistry Central J. 2014; 8, 65.

Petrone, P., Pucci, P., Vergara, A., Amoresano, A., Birolo, L., Pane, F., Sirano, F., Niola, M., Buccelli, C., Graziano, V., PloS one. 2018; 13, e0203210.