Графен – самый тонкий из известных материалов, он состоит всего из одного слоя атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Такая структура придает ему множество необычных свойств с большими перспективами применения в современных устройствах: батареях, суперконденсаторах, антеннах, фильтрах для воды, транзисторах, солнечных элементах и сенсорных экранах. А еще этот чудо-материал может решить проблему выцветания знаменитых художественных полотен.
Музеи обеспокоены обесцвечиванием картин на выставках и при хранении. Солнечный свет, влажность и летучие органические соединения ускоряют их старение. Например, под угрозой исчезновения находятся картины «Спальня» и «Подсолнухи» Винсента Ван Гога, картина «Крик» Эдварда Мунка.
Причины разрушения полотен весьма разнообразны. Например, на нескольких картинах Джорджии О'Киф, хранящихся в музее в г. Санта-Фе, на протяжении десятилетий образовывались крошечные пузыри. Реставраторы обнаружили подобные дефекты на самых разных картинах, включая работы Рембрандта. Изначально ученые предположили, что это песчинки, застрявшие в краске. Но потом пузырьки начали разрастаться и отслаиваться.
Химики пришли к выводу, что пузыри являются результатом химической реакции ионов металлов в свинцовых и цинковых пигментах с жирными кислотами основы краски. Примерно 70 процентов всех масляных картин в мире в той или иной степени имеют такие дефекты.
В случае с серией картин Ван Гога «Подсолнухи», которые выцветали в течение последнего столетия из-за постоянного воздействия света, виноват хромат свинца в пигменте «желтый хром», так любимом художником. Исследование 2011 года показало, что хром, содержащийся в желтом пигменте, активно реагирует с барием и серой под воздействием солнечного света.
В марте прошлого года ученые взяли мазки с экспонатов эпохи Возрождения и подтвердили присутствие на них микробов. Эти микробы питаются соединениями, содержащимися в краске, клее, холсте и дереве. Это, в свою очередь, приводит к образованию влаги, ускоряющей появление плесени и порчу произведений искусства.
Даже современные картины склонны к необратимым изменениям цвета из-за воздействия света и окислителей. Недавно были проведены экспериментальные работы по использованию наноматериалов для сохранения произведений искусства – в частности, графена. Материал толщиной в один атом прозрачен, легко прилипает к различным подложкам и служит отличным барьером для кислорода и других газов. Он отталкивает влагу и хорошо поглощает ультрафиолетовый свет.
В экспериментах по защите от старения были использованы картины, каждая размером 20 x 20 см. На их поверхности частично нанесли графеновую вуаль. Обе картины были затем искусственно состарены. Слои графена в обоих случаях не имели признаков трещин или складок после состаривания.
Третья картина была использована для оценки возможности безопасного и легкого удаления графенового слоя с поверхности картины. Графен нанесли тем же способом, состарили под светом ламп, а затем удалили с помощью мягкого ластика.
Эксперимент доказал эффективность графеновых покрытий для защиты произведений искусства от воздействия вредных веществ – особенно тех образцов, которые созданы на глянцевой бумаге, картоне и холсте. Однако авторы предупреждают, что метод может не подходить для картин с очень шероховатой поверхностью или рельефным узором. Для таких случаев авторы разработали метод осаждения графена на защитном стекле, закрывающем картину.