Cпектроскопия комбинационного рассеяния света гематита в красочном слое модельной фрески до и после нагрева

Проведено сравнение спектров комбинационного рассеяния света (КР) гематита в составе красочного слоя модельного образца фрески до и после нагрева до 740 °С. Препятствием для анализа  КР-спектров гематита является существенное различие относительных интенсивностей линий  в спектрах, измеренных в разных точках образца. Показано, что такие различия обусловлены ориентационным фактором — изменением интенсивностей КР-линий при изменении взаимной ориентации микрокристаллов гематита и волнового вектора возбуждающего излучения. Для минимизации ориентационного эффекта предлагается проводить усреднение серии спектров, измеренных в разных точках образца. Сопоставление усредненных спектров до и после нагрева позволяет выявить ряд изменений. Увеличение интенсивности линий кальцита может быть связано с истончением красочного слоя,  а появление линий аморфного углерода — с обугливанием органических компонентов в составе штукатурки. Нагрев приводит также к росту интенсивности линии на частоте 660 см^–1, что указывает на увеличение дефектности микрокристаллов гематита. Предположено, что уменьшение интенсивности линии на частоте 221 см^–1 и возрастание интенсивностей линий 406 и 605 см^–1 могут быть следствием ориентирующего воздействия нагрева на микрочастицы пигмента. Полученные данные можно использовать для интерпретации состояния исторических фресок в храмах, подвергавшихся пожарам.

1. A. S. Pakhunov, N. N. Brandt, A. Yu. Chikishev. The Conservation of Subterranean Cultural Heritage, Ed. C. Saiz-Jimenez, CRC Press, Taylor & Francis Group Spain (2014) 275—280

2. А. С. Пахунов, В. С. Житенёв, Н. Н. Брандт. Вестник археологии, антропологии и этнографии (электронный журнал), 4 (2014) 4—15

3. E. C. Velliky, M. Porr, N. J. Conard. PLoS One, 13, N 12 (2018), e0209874, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209874

4. M. Maguregui, U. Knuutinen, I. Martínez‐Arkarazo, A. Giakoumaki, K. Castro, J. M. Madariaga. J. Raman Spectrosc., 43, N 11 (2012) 1747—1753, https://doi.org/10.1002/jrs.4109

5. A. Iordanidis, J. Garcia-Guinea, A. Strati, A. Gkimourtzina. Anal. Lett., 47, N 16 (2014) 2708—2721, https://doi.org/10.1080/00032719.2014.917424

6. O. S. Philippova, A. Yu. Dmitriev, T. J. Tsarevskaya, S. O. Dmitrieva. Heritage Sci., 10, N 42 (2022) 1—18, https://doi.org/10.1186/s40494-022-00680-y

7. E. Verni, M. Albano, C. Merlo, F. Volpi, C. Lee, C. A. Lombardi, V. Comite, P. Fermo, A. Bergomi, V. Guglielmi, M. Borelli, C. Mariani, S. Samela, L. Vinco, M. Ghirardello, T. Rovetta, G. Fiocco, M. Malagodi. Coatings, 15, N 9 (2025) 1113, https://doi.org/10.3390/coatings15091113

8. G. Sciutto, T. Frizzi, E. Catelli, N. Aresi, S. Prati, R. Alberti, R. Mazzeo. Microchem. J., 137 (2018) 277—284, https://doi.org/10.1016/j.microc.2017.11.003

9. C. P. Marshall, G. Stockdale, C. A. Carr. J. Raman Spectrosc., 56, N 7 (2025) 590—597, https://doi.org/10.1002/jrs.6811

10. I. V. Chernyshova, M. F. Hochella Jr., A. S. Madden. Phys. Chem. Chem. Phys., 9, N 14 (2007) 1736—1750, https://doi.org/10.1039/b618790k

11. D. L. Rousseau, R. P. Bauman, S. P. S. Porto. J. Raman Spectrosc., 10, N 1 (1981) 253—290, https://doi.org/10.1002/jrs.1250100152

12. C. P. Marshall, W. J. B. Dufresne, C. J. Rufledt. J. Raman Spectrosc., 51, N 9 (2020) 1522—1529, https://doi.org/10.1002/jrs.5824

13. L. Pauling, S. B. Hendricks. J. Am. Chem. Soc., 47, N 3 (1925) 781—790, https://doi.org/10.1021/ja01680a027

14. Y. Y. Xu, D. Zhao, X. J. Zhang, W. T. Jin, P. Kashkarov, H. Zhang. Phys. E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 41, N 5 (2009) 806—811, https://doi.org/10.1016/j.physe.2008.12.015

15. S.-H. Shim, T. S. Duffy. Am. Mineralogist, 87, N 2-3 (2002) 318—326, https://doi.org/10.2138/am2002-2-314

16. D. Bersani, P. P. Lottici, A. Montenero. J. Raman Spectrosc., 30, N 5 (1999) 355—360, https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4555(199905)30:5<355:AID-JRS398>3.0.CO;2-C

17. A. M. Jubb, H. C. Allen. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2, N 10 (2010) 2804—2812, https://doi.org/10.1021/am1004943

18. K. F. McCarty. Solid State Commun., 68, N 8 (1988) 799—802, https://doi.org/10.1016/00381098(88)90067-1

19. K. F. McCarty, D. R. Boehme. J. Solid State Chem., 79, N 1 (1989) 19—27, https://doi.org/10.1016/0022-4596(89)90245-4

20. Технология, исследование и хранение произведений станковой и настенной живописи, под ред. Ю. И. Гренберга, т. 3, Москва, Изобразительное искусство (1987)

21. Б. Сланский. Техника живописи, Москва, изд-во Академии художеств СССР (1962)

22. I. A. Balakhnina, A. S. Pushistova, A. Yu. Chikishev, E. M. Kononova, T. I. Anisimova, N. N. Brandt. Dyes and Pigments, 229 (2024) 112318, https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2024.112318

23. N. N. Brandt, O. O. Brovko, A. Yu. Chikishev, O. D. Paraschuk. Appl. Spectrosc., 60, N 3 (2006) 288—293, https://doi.org/10.1366/000370206776342553

24. N. N. Brandt, A. Yu. Chikishev, A. I. Chulichkov, P. A. Ignatiev, S. I. Lebedenko, O. V. Voronina. Laser Phys., 14, N 11 (2004) 1386—1392

25. C. Rodriguez-Navarro, E. Ruiz-Agudo, A. Luque, A. B. Rodriguez-Navarro, M. Ortega-Huertas. Am. Mineralogist, 94, N 4 (2009) 578—593, https://doi.org/10.2138/am.2009.3021

26. А. А. Ламберов, Е. В. Дементьева, О. В. Кузьмина, Б. Р. Хазеев. Вестн. Казанского технологического ун-та, 16, № 1 (2013) 37—41