20. juli 2015

Papir, sten, svamp: Hvordan røntgen redder fortidspapir

Kemisk forskning

Tro det eller lad være. Røntgenstråler har meget lettere ved at trænge gennem sten end papir. Det har været et problem for de konservatorer, der forsøger at redde historiske bøger og breve fra tidens tand og paddehattes hærgen. De vidste rent ud sagt ikke hvad der foregik inden i papiret, når de første tegn på vandaliserende svampe som Dothidales eller Pleosporales begyndte at vansire overfladen af deres uvurderlige dokumenter. Nu har Diwaker Jha, en specialist i billeddannende teknikker ved Kemisk Institut, Københavns Universitet, forfinet en metode, der er beregnet til at undersøge indersiden af klipper. Det er lykkedes for ham at justere synchrotron-stråler til også at kunne kigge ind i papirets dyb.

Metode fra geo-undersøgelser udviklet til papir

Med den nye metode har Diwaker Jha fået det første indblik i, hvordan skimmel og andre svampevækster breder sig på, og i, papir. Sammen med partnere fra USA og Frankrig udgiver han metode og opdagelse i det videnskabelige tidsskrift Journal of Analytical Atomic Spectrometry i artiklen "Morphology and characterization of Dematiaceous fungi on a cellulose paper substrate using synchrotron X-ray microtomography, scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy in the context of cultural heritage"

Vanskelig udfordring at gennemlyse bløde organiske materialer

Gennembruddet er godt nyt, ikke bare for papirkonservatorer, men for alle, der gerne vil undersøge bløde materialer med såkaldt røntgentomografi.

"Sten er nemme fordi de er hårde. Røntgenbilleder viser en meget klar kontrast mellem det faste stof, og de porer eller kanaler, der indeholder materialer med lavere tæthed!

Diwaker Jha

Ph.d. studerende

NanoGeoScience gruppen

Nano-Science Centeret

Kemisk Institutr

”Sten er nemme fordi de er hårde. Røntgenbilleder viser en meget klar kontrast mellem det faste stof, og de porer eller kanaler, der indeholder materialer med lavere tæthed, som for eksempel luft eller væsker. I det her tilfælde står vi bare over for to materialer, svamp og papir, som begge er bløde og kulstofbaserede, og det gør dem meget svære at skille fra hinanden med røntgen”, siger Diwaker.

Vækkede publikum med data-analyse

Diwaker Jha er ph.d. studerende i NanoGeoScience gruppen, som er en del af Nano-Science Centeret ved Kemisk Institut. Her forsøger han at forbedre de metoder, som fysikere og kemikere bruger til at undersøge, hvordan væsker bevæger sig i porøse naturmaterialer. For nyligt ved en videnskabelig konference præsenterede han en nyudviklet metode til at analysere data fra røntgentomografi, og hans præsentation vakte interesse hos en konservator i publikum.

Dårlig nyhed for konservatorer

Hanna Szczepanowska arbejder som forskningskonservator på det navnkundige Smithsonian Institution i USA, der fremviser kunst- og kulturhistoriske skatte fra hele verden i sine 19 museer. Sammen med kolleger fra Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS) havde hun brugt årtier på at undersøge, hvordan mug, svamp og skimmel gror på papir. Vokser det på overfladen, eller graver det sig dybere ned. Hvis de var overfladiske, burde det være nemt, at børste dem af, men så heldige er konservatorerne ikke, siger Jha.

”Det viser sig, at de mikroskopiske svampevækster der inficerer papir, vokser på nogenlunde samme måde, som de spisesvampe vi kender fra skovbunden. Men i modsætning til spisesvampene, hvor frugtlegemerne vokser op af jorden, kan frugtlegemerne fra de her svampe fuldstændigt indlejre sig i papirets fibre. Det betyder, at det er meget vanskeligt at isolere dem og det er skidt for konservatorerne, fordi den mest almindelige overfladerens nok er utilstrækkelig”, forklarer Diwaker Jha.

Avanceret røntgenteknik på voldsomt anlæg

For at udvikle metoder til at skue ind i papiret, undersøgte Jha 3D-data som Dr. Szczepanowska havde optaget sammen med kollegerne fra CNRS. De havde beskudt et manuskript skrevet på håndlavet papir fra 1600-tallet og et kobberstik fra 1920-erne på maskinfremstillet papir. De svampe der gror i papiret er mange tusinde gange mindre end spisesvampe. Derfor skulle der et særligt avanceret røntgenanlæg til. Sådan et findes ved den Europæiske Synchrotronstråle-facilitet i Grenoble i Frankrig. Teknikken her minder meget om de CT-skannere, man finder på hospitaler, men i Grenoble bliver røntgenstrålerne produceret ved at accelerere elektroner til noget nær lysets hastighed i en 844 meter lang cirkelrund tunnel. Jha har selv denne sammenligning:

”Hvis man brugte en CT-scanner fra et hospital til at kigge på en Olympisk Landsby, ville man kun kunne skelne selve stadionet. Med synkrotronbaseret røntgenstråling ville man kunne se de enkelte græsstrå i plænen”.

Håber at metode kan bruges på alle kulturhistoriske værdier

Diwaker håber naturligvis at konservatorer vil kunne bruge hans indsigter til at udvikle konserveringsstrategier for kulturminder af papir. Men han forestiller sig også at de vil få nemmere ved at bekæmpe biologisk nedbrydelse af kulturhistoriske værdier af alverdens andre bløde materialer.