zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1348Research ArticleМОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯMOLECULAR SPECTROSCOPYПрименение плазмонных наночастиц для анализа состава красочных слоев живописи методом гигантского комбинационного рассеянияApplication of Plasmonic Nanoparticles for the Composition Analysis of Paint Layers by Surface Enhanced Raman ScatteringКулаковичО. С.KulakovichO. S.

Минск

Minsk

o.kulakovich@ifanbel.bas-net.byИнститут физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202323082023904553560Copyright © Кулакович О.С., 20232023Кулакович О.С.Kulakovich O.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1348

Разработаны и оптимизированы методы пробоподготовки для использования наночастиц золота в качественном анализе красочных слоев объектов живописи методом гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР). Применение плазмонных наночастиц для ГКР-анализа художественных материалов в реальных объектах живописи позволяет значительно снизить люминесцентный фон, обусловленный присутствием органических связующих красочного слоя, и наряду с многократным усилением интенсивности КР-линий хромофорных групп приводит к повышению соотношения сигнал/шум. Методики успешно опробованы на красочных слоях 12 произведений станковой живописи XVI—XIX вв. при тесном сотрудничестве с музеями Республики Беларусь, могут систематически применяться в искусствоведческой экспертизе для идентификации состава красок и атрибуции объектов культурного наследия.

Sample preparation methods have been developed and adapted for using gold nanoparticles in the qualitative analysis of paint layers composition with the surface-enhanced Raman scattering (SERS) method. The use of plasmonic nanoparticles for the SERS analysis of art materials in real objects of painting can significantly reduce the luminescent background caused by the presence of organic binders of the paint layer, and, along with multiple amplification of the chromophore Raman line`s intensities, leads to an increase in the signal-to-noise ratio. The techniques are successfully tested on the paint layers of 12 easel paintings of the XVI—XIX centuries in close cooperation with the museums of the Republic of Belarus, can be systematically used in art history expertise for identification of the composition of paints and attribution of cultural heritage objects.

гигантское комбинационное рассеяние светананочастица золотапигментживописьплазмоникаsurface-enhanced Raman scatteringgold nanoparticlepigmentpaintingplasmonicReferencesS. L. McCall, P. M. Platzman, P. A. Wolff. Phys. Lett. A, 77, N 5 (1980) 381—383S. L. McCall, P. M. Platzman, P. A. Wolff. Phys. Lett. A, 77, N 5 (1980) 381—383S. V. Gaponenko. Introduction to Nanophotonics, CUP, Cambridge (2010) [3] M. Moskovits. Rev. Mod. Phys., 57, N 3 (1985) 783—828S. V. Gaponenko. Introduction to Nanophotonics, CUP, Cambridge (2010) [3] M. Moskovits. Rev. Mod. Phys., 57, N 3 (1985) 783—828S. Nie, S. R. Emory. Science, 275, N 5303 (1997) 1102—1106S. Nie, S. R. Emory. Science, 275, N 5303 (1997) 1102—1106M. Fleischmann, P. J. Hendra, A. J. McQuillan. Chem. Phys. Lett., 26, N 2 (1974) 163—166M. Fleischmann, P. J. Hendra, A. J. McQuillan. Chem. Phys. Lett., 26, N 2 (1974) 163—166E. Klyachkovskaya, N. Strekal, I. Motevich, S. Vaschenko, A. Harbachova, M. Belkov, S. Gaponenko, Ch. Dais, H. Sigg, T. Stoica, D. Grützmacher. Plasmonics, 6, N 2 (2011) 413—418E. Klyachkovskaya, N. Strekal, I. Motevich, S. Vaschenko, A. Harbachova, M. Belkov, S. Gaponenko, Ch. Dais, H. Sigg, T. Stoica, D. Grützmacher. Plasmonics, 6, N 2 (2011) 413—418Е. В. Клячковская, Н. Д. Стрекаль, И. Г. Мотевич, С. В. Ващенко, М. Я. Валах, А. Н. Горбачева, М. В. Бельков, С. В. Гапоненко. Опт. и спектр., 110, № 1 (2011) 53—59Е. В. Клячковская, Н. Д. Стрекаль, И. Г. Мотевич, С. В. Ващенко, М. Я. Валах, А. Н. Горбачева, М. В. Бельков, С. В. Гапоненко. Опт. и спектр., 110, № 1 (2011) 53—59E. V. Klyachkovskaya, D. V. Guzatov, N. D. Strekal, S. V. Vaschenko, A. N. Harbachova, M. V. Belkov, S. V. Gaponenko. J. Raman Spectr., 43, N 6 (2012) 741—744E. V. Klyachkovskaya, D. V. Guzatov, N. D. Strekal, S. V. Vaschenko, A. N. Harbachova, M. V. Belkov, S. V. Gaponenko. J. Raman Spectr., 43, N 6 (2012) 741—744Е. В. Шабуня-Клячковская, С. В. Гапоненко, С. В. Ващенко, В. В. Станкевич, Н. П. Степина, А. С. Мацукович. Журн. прикл. спектр., 81, № 3 (2014) 378—382E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, S. V. Gaponenko, S. V. Vaschenko, V. V. Stankevich, N. P. Stepina, A. S. Matsukovich. J. Appl. Spectr., 81 (2014) 399—403]Ю. И. Гренберг. Технология и исследование произведений станковой и настенной живописи, Москва, ГосНИИР (2000)Ю. И. Гренберг. Технология и исследование произведений станковой и настенной живописи, Москва, ГосНИИР (2000)J. Grand, M. Lamy de la Chapelle, J.-L. Bijeon, P.-M. Adam, A. Vial, P. Royer. Phys. Rev. B, 72, N 3 (2005) 033407(1—4)J. Grand, M. Lamy de la Chapelle, J.-L. Bijeon, P.-M. Adam, A. Vial, P. Royer. Phys. Rev. B, 72, N 3 (2005) 033407(1—4)G. McNay, D. Eustace, W. E. Smith, K. Faulds, D. Graham. Appl. Spectr., 65, N 8 (2011) 825—837G. McNay, D. Eustace, W. E. Smith, K. Faulds, D. Graham. Appl. Spectr., 65, N 8 (2011) 825—837J. Turkevich, P. C. Stevenson, J. Hillier. Disc. Faraday Soc., 11, N 4 (1951) 55—57J. Turkevich, P. C. Stevenson, J. Hillier. Disc. Faraday Soc., 11, N 4 (1951) 55—57B. Nikoobakht. Chem. Mater., 15, N 10 (2003) 1957—1962B. Nikoobakht. Chem. Mater., 15, N 10 (2003) 1957—1962A. Matsukovich, L. Trotsiuk, O. Kulakovich, E. Shabunya–Klyachkovskaya, I. Mamedova. J. Nanophotonics, 15, N 1 (2021) 016010(1—8)A. Matsukovich, L. Trotsiuk, O. Kulakovich, E. Shabunya–Klyachkovskaya, I. Mamedova. J. Nanophotonics, 15, N 1 (2021) 016010(1—8)L. Trotsiuk, A. Antanovich, A. Lizunova, O. Kulakovich. Colloid Interface Sci. Commun., 37 (2020) 100289(1—8)L. Trotsiuk, A. Antanovich, A. Lizunova, O. Kulakovich. Colloid Interface Sci. Commun., 37 (2020) 100289(1—8)O. Kulakovich, E. Shabunya‐Klyachkovskaya, L. Trotsiuk, A. Matsukovich, Y. Korza. J. Raman Spectrosc., 50, N 7 (2019) 936—944O. Kulakovich, E. Shabunya‐Klyachkovskaya, L. Trotsiuk, A. Matsukovich, Y. Korza. J. Raman Spectrosc., 50, N 7 (2019) 936—944E. Shabunya-Klyachkovskaya, O. Kulakovich, S. Vaschenko, D. Guzatov, S. Gaponenko. Eur. J. Sci. Theology, 12, N 3 (2016) 211—220E. Shabunya-Klyachkovskaya, O. Kulakovich, S. Vaschenko, D. Guzatov, S. Gaponenko. Eur. J. Sci. Theology, 12, N 3 (2016) 211—220О. С. Кулакович, Е. В. Шабуня-Клячковская, А. С. Мацукович, Л. Л. Троцюк, С. В. Гапоненко. Журн. прикл. спектр., 83, № 5 (2016) 826—830O. S. Kulakovich, E. V. ShabunyaKlyachkovskaya, A. S. Matsukovich, L. L. Trotsiuk, S. V. Gaponenko. J. Appl. Spectr., 83 (2016) 860—863G. J. Kovacs, R. O. Loutfy, P. S. Vincett, C. Jennings, R. Aroca. Langmuir, 2, N 6 (1986) 689—694G. J. Kovacs, R. O. Loutfy, P. S. Vincett, C. Jennings, R. Aroca. Langmuir, 2, N 6 (1986) 689—694M. Brust, M. Walker, D. Bethell, D. J. Schiffrin, R. J. Whyman. Chem. Soc., Chem. Commun., 7 (1994) 801—802M. Brust, M. Walker, D. Bethell, D. J. Schiffrin, R. J. Whyman. Chem. Soc., Chem. Commun., 7 (1994) 801—802E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, E. V. Korza, L. L. Trotsiuk, A. S. Matsukovich, O. S. Kulakovich. Proc. Int. Conf. “Nanomeeting-2017 (Physics, Chemistry and Applications of Nanostructures)”, Minsk, 30 May—2 June 2017, World Scientific Publishing, Ed. V. E. Borisenko, Singapore (2017) 236—239E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, E. V. Korza, L. L. Trotsiuk, A. S. Matsukovich, O. S. Kulakovich. Proc. Int. Conf. “Nanomeeting-2017 (Physics, Chemistry and Applications of Nanostructures)”, Minsk, 30 May—2 June 2017, World Scientific Publishing, Ed. V. E. Borisenko, Singapore (2017) 236—239J. I. Gersten. J. Chem. Phys., 72, N 10 (1980) 5779—5780J. I. Gersten. J. Chem. Phys., 72, N 10 (1980) 5779—5780B. Nikoobakht, M. A. El-Sayed. J. Phys. Chem. A, 107, N 18 (2003) 3372—3378B. Nikoobakht, M. A. El-Sayed. J. Phys. Chem. A, 107, N 18 (2003) 3372—3378I. Ros, T. Placido, V. Amendola, C. Marinzi, N. Manfredi, R. Comparelli, M. Striccoli, A. Agostiano, A. Abbotto, D. Pedron, R. Pilot, R. Bozio. Plasmonics, 9, N 3 (2014) 581—593I. Ros, T. Placido, V. Amendola, C. Marinzi, N. Manfredi, R. Comparelli, M. Striccoli, A. Agostiano, A. Abbotto, D. Pedron, R. Pilot, R. Bozio. Plasmonics, 9, N 3 (2014) 581—593C. J. Orendorff, L. Gearheart, N. R. Janaz, C. J. Murphy. Phys. Chem. Chem. Phys., 8, N 1 (2006) 165—170C. J. Orendorff, L. Gearheart, N. R. Janaz, C. J. Murphy. Phys. Chem. Chem. Phys., 8, N 1 (2006) 165—170H. Guo, F. Ruan, L. Lu, J. Hu, J. Pan, Z. Yang, B. Ren. J. Phys. Chem. C, 113, N 24 (2009) 10459—10464H. Guo, F. Ruan, L. Lu, J. Hu, J. Pan, Z. Yang, B. Ren. J. Phys. Chem. C, 113, N 24 (2009) 10459—10464L. L. Trotsiuk, A. S. Matsukovich, E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, O. S. Kulakovich. Proc. Int. Conf. “Nanomeeting-2017 (Physics, Chemistry and Applications of Nanostructures)”, Minsk, 30 May— 2 June 2017, World Scientific Publishing, Ed. V. E. Borisenko, Singapore (2017) 244—247L. L. Trotsiuk, A. S. Matsukovich, E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, O. S. Kulakovich. Proc. Int. Conf. “Nanomeeting-2017 (Physics, Chemistry and Applications of Nanostructures)”, Minsk, 30 May— 2 June 2017, World Scientific Publishing, Ed. V. E. Borisenko, Singapore (2017) 244—247Л. Л. Троцюк, О. С. Кулакович, Е. В. Шабуня-Клячковская, С. В. Ващенко, С. В. Гапоненко. Докл. НАН Беларуси, 60, N 4 (2016) 44—48Л. Л. Троцюк, О. С. Кулакович, Е. В. Шабуня-Клячковская, С. В. Ващенко, С. В. Гапоненко. Докл. НАН Беларуси, 60, N 4 (2016) 44—48М. К. Никитин, Е. П. Мельникова. Химия в реставрации, Ленинград, Химия (1990)М. К. Никитин, Е. П. Мельникова. Химия в реставрации, Ленинград, Химия (1990)Л. Л Троцюк. Получение наночастиц золота и пленок на их основе для управления оптическими свойствами молекул, нано- и микрокристаллов: дис. … канд. хим. наук, Минск (2020)Л. Л Троцюк. Получение наночастиц золота и пленок на их основе для управления оптическими свойствами молекул, нано- и микрокристаллов: дис. … канд. хим. наук, Минск (2020)E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, O. S. Kulakovich, S. V. Gaponenko. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 222, N 5 (2019) 117235(1—13)E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, O. S. Kulakovich, S. V. Gaponenko. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 222, N 5 (2019) 117235(1—13)E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, A. G. Mitskevich, Y. F. Moiseev, L. L. Sysoeva, O. S. Kulakovich, V. V. Kiris, A. S. Matsukovich, A. G. Karoza, M. V. Belkov. J. Cult. Heritage, 28 (2017) 158—163E. V. Shabunya-Klyachkovskaya, A. G. Mitskevich, Y. F. Moiseev, L. L. Sysoeva, O. S. Kulakovich, V. V. Kiris, A. S. Matsukovich, A. G. Karoza, M. V. Belkov. J. Cult. Heritage, 28 (2017) 158—163

The authors declare that there are no conflicts of interest present.