Studium materiálů pro přenos látek z archeologických objektů k chemické analýze.

Bc. Zbyněk ŽINGOR

Master's thesis

Study of materials for the transfer of substances from archaeological objects to chemical analysis

Abstract:

Tato práce tematicky navazuje na mou bakalářskou práci, ve které byla představena nová metoda chemické charakterizace povrchu archeologických předmětů po přenosu analytů polymerním nosičem k analýze. V této diplomové práci jsem se zaměřil na studium barevných látek (barviv a pigmentů), jenž je možné nalézt na archeologických a uměleckých předmětech. Dále je diskutován vliv příměsi polymerního nosiče na ionizaci a desorpci barviv z povrchu polymeru. Jako modifikátor polymeru akrylonitryl-butadien-styrenu (ABS), který je používán na 3D-tisk polymerního nosiče, bylo vyzkoušeno aktivní uhlí a termoplastický polyurethan. Pro povrchové zobrazování látek otisknutých z povrchu studovaného vzorku byla použita Ramanova mikroskopie a hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí-ionizací za účasti matrice (MALDI-MS). Pomocí těchto technik bylo možno ze stejného polymerního nosiče analyzovat anorganické i organické látky. Byl vytvořen modelový vzorek obsahující vybraná barviva a pigmenty. Pro vytvoření otisku analytů byl použit přístroj TSA (z angl. Thermo-chemical Stamp for Archaeometry"), jenž byl zkonstruován na Katedře analytické chemie. Jako vhodný polymerní materiál pro 3D-tisk se osvědčil ABS s příměsí termoplastického polyurethanu. Postup umožňuje multimodální analýzu. Otisk látek z objektu bylo možno nejprve nedestruktivně analyzovat pomocí Ramanova mikroskopu a následně proměřit pomocí MALDI-MS. Mezi deponovanými anorganickými pigmenty byl nalezen masikot. Z deponovaných organických barvivy byl nalezen safranin, oenin a kvercetin. Vyvinutý postup byl testován na autentickém historickém vzorku malované dřevěné truhly z 19. století. Ve spektrech byly nalezeny dva signály, které mohou mít souvislost s rozložením barviv, pojiv nebo laků na povrchu truhly.

Abstract:

This work thematically follows up on my bachelor thesis in which a new method for surface chemical characterization of archaeological objects after transfer of analytes using a polymeric carrier for analysis. In this diploma thesis I focused on the study of colorants (dyes and pigments) which can be found on archaeological and artistic objects. The effect of polymer carrier modification on ionization and desorption of dyes from the polymer surface is discussed. Activated carbon and thermoplastic polyurethane have been tested as polymer modifiers of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), which is used as common polymer for 3D printing. Raman microscopy and matrix assisted laser desorption-ionization mass spectrometry (MALDI-MS) were used for surface imaging of imprint of transferred substances from the sample surface. Using these techniques, it was possible to analyse inorganic and organic compounds from the same polymeric carrier. A model sample containing selected dyes and pigments was created. A Thermochemical Stamp for Archaeometry (TSA), that was developed at Department of Analytical chemistry, was used to create the imprint of analytes. The ABS with thermoplastic polyurethane modifier has proven to be a suitable polymer for 3D printing. The developed procedure allows multimodal analysis. Imprint of analytes from the studied object was analysed first using a Raman microscope and then by MALDI-MS imaging. Among deposited inorganic pigments massicot was found. Safranin, oenin and quercetin were found among deposited organic dyes. Finally, this method was verified on an authentic historical sample of a painted wooden chest from the 19th century. Two signals were found in the spectra which may be related to the distribution of dyes, binders or varnishes on the surface of the chest.

Keywords

archeometrie, barviva, hmotnostní spektrometrie, laserová desorpce-ionizace, polymery, Ramanova mikroskopie, 3D-tisk

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Petr Bednář, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry