SPETTROSCOPIA RAMAN, MICRO SPATIALLY OFFSET RAMAN SPECTROSCOPY, NON-INVASIVE SURFACE AND SUBSURFACE ANALYSIS
Spettroscopia Raman Lab
Il laboratorio di spettroscopia Raman è specializzato sullo sviluppo di metodi innovativi non-invasivi Raman e sulla loro applicazione ai beni di interesse storico-artistico. La peculiarità del gruppo di lavoro consiste nell’indirizzare la ricerca verso la continua ottimizzazione delle metodologie convenzionali, soprattutto non-invasive, per rispondere alle criticità che emergono dall’esperienza sul campo, sia che si tratti di realtà museali che di cantiere. In collaborazione con il Central Laser Facility del Rutherford Appleton Laboratory (RAL-STFC, UK), il laboratorio di spettroscopia Raman del CNR ISPC ha sviluppato recentemente una nuova tecnica Raman, micro-Spatially Offset Raman Spectroscopy (micro-SORS), per lo studio non-invasivo delle porzioni più interne dei materiali stratificati, come stratigrafie pittoriche; la tecnica è stata recentemente riconosciuta dalla Coblentz Society, un’organizzazione non-profit fondata con lo scopo di favorire la comprensione e l’applicazione della spettroscopia vibrazionale, che ha conferito il premio Craver Award alla dott.ssa Claudia Conti, ricercatrice della sede milanese dell’ISPC, per aver contribuito in modo significativo allo sviluppo della spettroscopia analitica vibrazionale (Vai alla notizia).
Il laboratorio di spettroscopia Raman è dotato di uno spettrometro da banco dispersivo micro-Raman (Senterra, Bruker), un prototipo da banco avanzato (Renishaw, InVia Qontor) modificato per incrementare la risoluzione spaziale e per 3D micro-SORS mapping/imaging, e un prototipo portatile realizzato interamente nel nostro laboratorio, costituito da uno spettrometro WP785 (Wasatch Photonics), accoppiato ad una CCD iDus DU4011A-BR-DD (Andor), un laser a diodo 785-nm (IPS) e un fascio di fibre ottiche micrometriche (Armadillo SIA – LV) che permette l’acquisizione simultanea di spettri Raman convenzionali e micro-SORS.
Grazie alla sua elevata selettività chimica, data dalla capacità di identificare la composizione molecolare di composti organici ed inorganici, e alla sua elevata risoluzione laterale (pochi µm con strumenti micro-Raman da banco e poche decine di µm con strumentazione portatile), la spettroscopia Raman è fondamentale per la caratterizzazione della tecnica esecutiva, dello stato di conservazione dell’opera e della sua storia conservativa.
Il laboratorio di spettroscopia Raman si inserisce all’interno di una rete di laboratori CNR ISPC attraverso la quale è possibile realizzare protocolli multi-analitici integrati. Le competenze e le strumentazioni del laboratorio di spettroscopia Raman sono parte integrante della piattaforma MOLAB dell’infrastruttura europea ERIHS, European Research Infrastructure of Heritage Science.
Staff Spettroscopia Raman Lab
Associati a Spettroscopia Raman Lab
Pavel Matousek, Rutherford Appleton Laboratory STFC, UK.
Come contattarci
ramanlab@ispc.cnr.it
Progetti e attività di ricerca
- BiOmimetic fluorinated nanoProbes for multIscale Tumor detection by MRI and Advanced Raman techniques (OPTIMA). Finanziato da: Unione Europea NextGenerationEU e Ministero dell’Università e della Ricerca. Call: PNRR: Missione 4 – Componente 2 “Dalla ricerca all’impresa” – Investimento 1.1 – Progetti di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN). 2023-2025
- PolymEr Research Studies for PreventivE Conservation through non invasIVe analytical strategiEs (PERSPECTIVE). Finanziato da: Unione Europea NextGenerationEU e Ministero dell’Università e della Ricerca. Call: PNRR: Missione 4 – Componente 2 “Dalla ricerca all’impresa” – Investimento 1.1 – Progetti di Ricerca di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN). 2023-2025
- Cultural heritage active innovation for next-gen sustainable society (CHANGES). Finanziato da: Ministero dell’Università e della Ricerca Call: PNRR: Missione 4 – Componente 2 “Dalla ricerca all’impresa” – Investimento 1.3 Partenariati estesi a Università, centri di ricerca, imprese e finanziamento progetti di ricerca. 2022-2025
- Implementation of Spatially offset Raman spectroscopy at The National Archives for analysis of hidden materials. Finanziato da Strategic Research Fund scheme of Grant and Funding Office from The National Archives of London (2022)
- Non-invasive micro-scale depth resolved imaging and sensing of materials in cultural heritage. International Exchanges 2020 Cost Share, progetto finanziato dalla Royal Society (UK) (IEC\R2\202126) in collaborazione con School of Science and Technology of Nottingham Trent University.
- Development of a portable micro-SORS device for in-situ probing of cultural heritage subsurface. Progetto in collaborazione con Department of Chemistry, University of Cincinnati (US) e il Central Laser Facility of the Rutherford Appleton Laboratory (UK).
- Micro-layered diffusive materials: non destructive investigation of subsurface by advanced spectroscopic methods. Progetto in collaborazione con il Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano.
- Investigation of materials and techniques of The Peruzzi Altarpiece, Giotto di Bondone. Progetto in collaborazione con North Carolina Museum of Art (US).
- Caratterizzazione materica di opere “Achromes” di Piero Manzoni. Progetto in collaborazione con la Fondazione Manzoni, Milano.
- Studio di polveri presenti sulla superficie del Cenacolo di Leonardo da Vinci. Progetto in collaborazione con il Museo del Cenacolo Vinciano, Milano.
- Indagine non invasiva in-situ tramite micro-SORS portatile della stratigrafia pittorica del dipinto S. Francesco e Bona Bevilacqua Trivulzio (o Antonia Pallavicini) e S. Antonio da Padova e Giulia Trivulzio (or Lucia Bevilacqua) di Marco D’Oggiono. Progetto in collaborazione con la Pinacoteca di Brera di Milano e i laboratori scientifici della Fondazione Centro Conservazione e Restauro dei Beni Culturali La Venaria Reale di Torino.
- Studio non invasivo della superficie policroma dell’Autoritratto di Francesco Hayez. Progetto in collaborazione con la Pinacoteca di Brera di Milano.
- Studio dei materiali presenti nel Corredo funebre della Tomba di Kha e Merit. Progetto in collaborazione con il Museo Egizio di Torino.
Per approfondimenti su altre attività di ricerca visita la sezione dedicata.
Principali collaborazioni
Università
- Ghent University (BE), Department of Archaeology
- Nottingham University (UK), School of Physics and Astronomy
- Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”
- Politecnico di Milano, Dipartimento di Energia
- Università di Bologna, Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician”
- University of Cincinnati (US), Department of Chemistry
Fondazioni
- Fondazione Centro Conservazione e Restauro dei Beni Culturali La Venaria Reale, Torino
Enti di ricerca
- Rutherford Appleton Laboratory (RAL-STFC), Central Laser Facility (UK)
- Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Department of Chemistry, Republic of Korea
Musei
- Museo Egizio di Torino
- Museo del Cenacolo Vinciano
- Musei del Castello Sforzesco di Milano
Principali pubblicazioni
M. Vieira, M.J. Melo, C. Conti, F. Pozzi, A combined approach to the vibrational characterization of medieval paints on parchment: Handheld Raman spectroscopy and micro‐SORS, Journal of Raman Spectroscopy 55 (2), 263-275, 2024.
A. Botteon, M. Vermeulen, L. Cristina, S. Bruni, P. Matousek, C. Miliani, M. Realini, L. Angelova, C. Conti, Advanced micro-spatially offset Raman spectroscopy for non-invasive imaging of concealed texts and figures using Raman signal, fluorescence emission and overall spectral intensity, Analytical Chemistry, 2024.
A. Lux, M. Realini, A. Botteon, M. Maiwald, A. Müller, B. Sumpf, C. Miliani, P. Matousek, P. Strobbia and C. Conti, Advanced portable micro-SORS prototype coupled with SERDS for heritage science, Analyst, 2024. OPEN ACCESS.
A. Botteon, C. Colombo, M. Realini, C. Castiglioni, A. Piccirillo, P. Matousek, C. Conti, Non‐invasive and in situ investigation of layers sequence in panel paintings by portable micro‐spatially offset Raman spectroscopy, Journal of Raman Spectroscopy 51 (10), 2016-2021, 2020.
A. Botteon, J. Yiming, S. Prati, G. Sciutto, M. Realini, C. Colombo, C. Castiglioni, P. Matousek, C. Conti, Non-invasive characterisation of molecular diffusion of agent into turbid matrix using micro-SORS, Talanta, 121078.
C. Conti, A. Botteon, C. Colombo, D. Pinna, M. Realini, P. Matousek, Advances in Raman spectroscopy for the non-destructive subsurface analysis of artworks: Micro-SORS, Journal of Cultural Heritage, 43, 2020, 319-328.
D. Bersani, C. Conti, P. Matousek, F. Pozzi, P. Vandenabeele, Methodological evolutions of Raman spectroscopy in art and archaeology, Analytical Methods, Critical Review, 8, 48, 8395-8409, 2016. OPEN ACCESS.
C. Conti, A. Botteon, M. Bertasa, C. Colombo, M. Realini, D. Sali, Portable Sequentially Shifted Excitation Raman spectroscopy as an innovative tool for in situ chemical interrogation of painted surfaces, Analyst, 141, 4599-4607, 2016. OPEN ACCESS.
C. Conti, C. Colombo, M. Realini, P. Matousek, Subsurface analysis of painted sculptures and plasters using micrometre-scale spatially offset Raman spectroscopy (Micro-SORS), Journal of Raman Spectroscopy, 46, 5, 476-482, 2015. OPEN ACCESS.
C. Conti, C. Colombo, M. Realini, G. Zerbi, P. Matousek, Subsurface Raman Analysis of Thin Painted Layers, Applied Spectroscopy, 68, 6, 686-691, 2014.
