El Smithsonian utiliza el préstamo académico LIBS para el estudio de los ganchos para cinturones chinos

El Museo Nacional de Arte Asiático de la Institución Smithsonian utilizó recientemente un analizador SciAps LIBS a través de la Programa de préstamo académico para conducir un Estudio en su colección Chinese Belt Hook. Ariel O'Connor, conservador de objetos en el Departamento de Conservación e Investigación Científica, y el Dr. Blythe McCarthy, científico sénior de Andrew W. Mellon, completaron la espectroscopia de descomposición inducida por láser LIBS anlisis en 401 de los 423 ganchos de cinturn usando el Z-300 (ahora el Z-903). La mayor parte de la colección se origina en la era de la dinastía Han, que abarca desde aproximadamente el siglo V a. C. hasta el siglo II d. C., y todos tienen varios grados de corrosión por enterramiento.

Al igual que su predecesor, el Z-300, pero con forma y software actualizados, el analizador portátil SciAps Z-903 mide todos los elementos de la tabla periódica de los elementos, desde H hasta U. El rango extendido del espectrómetro de 190 nm a 950 nm permite la medición de líneas de emisión de mayor longitud de onda de elementos como H, F, N, O, Br, Cl, Rb, Cs y S. Otros beneficios incluyen una línea más sensible para el litio cerca de 675 nm para lograr límites de detección en el rango de 2-5 ppm rango y potasio sin la interferencia del hierro pesado. El Z-903 se usa más ampliamente para la exploración de minerales, análisis forense, autenticación y arqueología debido a la amplia gama elemental.

El estudio del gancho de cinturón chino

Este proyecto de investigación comenzó en la década de 1970 con un director anterior del departamento, W. Thomas Chase. Chase escribió su tesis de maestría¹ en Ganchos de cinturón más libres. Continuó su investigación con un estudio técnico en el museo, analizando 157 ganchos de cinturón perforando pequeños agujeros y recolectando muestras de metal en polvo en las que hizo química húmeda.

A lo largo de los años, el museo se sumó a la colección. Ahora tienen 423 ganchos para cinturón, la mayoría de los cuales están hechos de aleación de cobre y tienen una longitud promedio de aproximadamente 6”. Aunque este estudio solo analiza los ganchos de cinturón de bronce, algunos en su colección son de otros metales como el hierro, están dorados o tienen incrustaciones de plata, oro, jade y vidrio. Es una colección única, tanto en materiales como en tamaño.

“Cuando comenzamos este proyecto, estábamos tratando de descubrir cómo podíamos hacer un análisis de aleaciones de cobre de una manera que pudiera comparar los datos de Tom de la década de 1970 con nuestras nuevas piezas y ver la colección como un todo”, dice O'Connor.

Al principio, O'Connor usó fluorescencia de rayos X portátil (XRF), pero se dio cuenta de que, dado que XRF es una técnica de superficie, obtenían números muy diferentes en comparación con el análisis de química húmeda. Necesitaban encontrar una técnica para mirar debajo de la corrosión superficial.

Las muestras perforadas de la década de 1970 tienen un diámetro de 2 a 3 mm, por lo que el equipo quería un método que no se notara tanto, razón por la cual la espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) fue su primer pensamiento; sin embargo, el tamaño de la colección, así como algunos de los ganchos para el cinturón, hicieron que ICP-MS fuera problemático. “Hice una búsqueda amplia en Internet para tratar de encontrar otra técnica que pudiera darnos resultados que cumplieran con nuestro criterio de no causar daños importantes a un objeto”, dice McCarthy. La prueba no destructiva era su primera opción, pero la microdestructiva era la segunda.

"Dr. Richard Hark [Científico de conservación, Instituto de Yale para la Preservación del Patrimonio Cultural], estaba usando su LIBS para su trabajo, así que lo llamé y hablé con él. Luego me presentó a Morgan [Jennings]”, dice McCarthy, “lo que llevó a que SciAps nos prestara muy generosamente el instrumento”.

El equipo pudo analizar la mayoría de los ganchos del cinturón. El análisis excluyó los ganchos de cinturón de oro, plata o hierro macizos, centrándose exclusivamente en los artefactos de aleación de cobre que exhibieron áreas analíticas adecuadas.

“Ahora tenemos un grupo de objetos con química húmeda de la década de 1970 y el análisis LIBS de 2023. Tenemos un buen conjunto de datos para comparar ambas técnicas”, dice O'Connor.

“También veremos algo de fluorescencia de rayos X para comparar porque muchas personas en nuestro campo usan XRF, a pesar de que es una técnica de superficie”, dice McCarthy. A diferencia del XRF, el láser LIBS puede realizar una ablación a través de la superficie más externa del artefacto con la función de limpieza y obtener un análisis más representativo del material subyacente. Muchos museos prohíben que el conservador realice cualquier tipo de técnica destructiva, incluso si la muestra es tan pequeña como la del sitio de muestra LIBS, por lo que XRF es la única opción. "No se pueden comparar directamente los resultados de múltiples técnicas, pero creo que tenemos un cuerpo de datos que podemos usar".

La Meta

Ariel O'Connor está trabajando con Donna Strahan, Jefa del Departamento de Conservación e Investigación Científica, en un libro de la rara colección.

“Todos los ganchos para cinturones se originan en sitios de China. El libro discutirá la tipología y la historia de los ganchos para cinturón desde el punto de vista de los materiales y la tecnología, con el contenido de LIBS en el apéndice. También estamos trabajando con otros conservadores y curadores y científicos de la conservación”, dice O'Connor.

“Nuestro siguiente paso es que Ariel procese todos los datos. Y luego hacer algunas estadísticas y agrupaciones y ver cómo coinciden con las que provienen de la arqueología comparada y la historia del arte”, dice McCarthy.

Una importante pregunta de investigación que O'Connor y Strahan esperan responder es cómo se fabricaron los ganchos para cinturón y cómo la composición de la aleación a granel puede proporcionar información sobre el taller y la fecha. Esperan que la correlación de los grupos de aleaciones con las técnicas decorativas permita mejoras adicionales. El método más común de decoración implica la aplicación de incrustaciones de oro o dorado en la superficie. “Utilizaremos los puntos de datos LIBS para ver si hay una tendencia de mayor contenido de cobre en las aleaciones de objetos dorados frente a los ganchos de cinturón sin decoración. Todavía no hemos llegado a nuestras conclusiones, pero esas son las cosas que estamos buscando”, dice O'Connor.

Lo más probable es que los ganchos del cinturón entraran en China desde el noroeste o el noreste y luego se incorporaron a la ropa china. “Los guerreros de terracota tienen ganchos para el cinturón que se representan como parte del uniforme que usan. Entonces, sabemos que eran funcionales, pero también tenemos unos que están decorados con turquesa, oro y jade, y vidrio, por lo que también eran ornamentales. Pienso en ellos como similares a las hebillas de los cinturones que ves en la cultura del rodeo, que son símbolos de estatus que puedes ver desde el otro lado de la habitación”, dice O'Connor. “Al igual que las hebillas, los ganchos de los cinturones probablemente eran símbolos de estatus”.

Prestamista Académico

O'Connor y McCarthy hablaron sobre los beneficios del Programa de Préstamos Académicos.

“Diría que no es solo el instrumento. Es toda la ayuda que recibimos de Morgan y Jonathan”, dice McCarthy. Morgan Jennings es gerente de productos de SciAps y Jonathan Moeller es especialista de productos de SciAps. Se reunieron con O'Connor y McCarthy a través de Zoom para guiarlos a través del software.

"Pero no hay mundo en el que este complicado software pueda entenderse en una Zoom Meeting de 1 hora. Tomamos muchas notas y luego, cuando comenzamos a usar el analizador y luego comenzamos nuestra calibración, surgieron preguntas, y no era solo que teníamos preguntas todas a la vez. Fueron muchas, muchas sesiones con ellos en zoom nuevamente o por correo electrónico. Siempre fueron muy generosos con su tiempo”, dice O'Connor.

“Probar el analizador LIBS en este proyecto fue realmente crítico, porque los bronces corroídos son una gran parte de nuestra colección”, dice McCarthy.

Programa de préstamo académico SciAps proporciona instrumentos portátiles XRF y LIBS para trabajos de laboratorio con estudiantes o investigación en el campo. Nuestros socios académicos siempre presentan aplicaciones novedosas para los instrumentos y nos brindan comentarios invaluables.

¿Cómo podemos apoyar su trabajo con nuestro Programa de Préstamo Académico? Comuníquese con nosotros en academic@sciaps.com. Los investigadores universitarios pueden tomar prestada una unidad durante un mes siempre que nos entreguen una publicación resumida de su investigación, que podemos publicar, sin afectar ninguno de sus derechos de publicación.

SciAps, Inc., es una empresa de instrumentación con sede en Boston que se especializa en instrumentos analíticos portátiles de mano para medir cualquier elemento, en cualquier lugar del planeta. Sus analizadores de fluorescencia de rayos X (XRF) y basados ​​en láser (LIBS) líderes en la industria funcionan en todas las industrias principales, incluidas las de petróleo/gas, metales y minería, aeroespacial, baterías y metales estratégicos (litio, elementos de tierras raras) , reciclaje de chatarra, química y petroquímica, militar, forense y policial. Los instrumentos SciAps están configurados para medir elementos en todo tipo de materiales, por lo que las aplicaciones siempre se están expandiendo, incluyendo recientemente la investigación espacial, los recubrimientos antivirales pandémicos, la agricultura y los contaminantes ambientales.

¹Tesis de maestría de 1967 de W. Thomas Chase para el Instituto de Bellas Artes de la Universidad de Nueva York "ganchos de cinturón chinos en la galería de arte Freer" (739.151.C5 en la biblioteca principal de FS)