Dans les œuvres du patrimoine, les peintures sont obtenues à partir d’un mélange de pigments et de liants comme de l’huile ou de l’œuf. On recense aujourd’hui une considérable variété de pigments aussi bien en termes de couleur que de composition chimique. Les caractériser et les étudier permet de mieux comprendre leur rôle et interaction dans l’œuvre mais aussi de les préserver.
C’est dans ce cadre que le LAMS possède une forte expérience, aussi bien dans l’analyse non-destructive des œuvres du patrimoine que dans la reproduction des recettes des pigments et de teintures afin d’élucider les problèmes de conservation.
Chimiquement, les pigments dits laqués sont composés d’un colorant associé à une surface inorganique, de l’alumine historiquement. Il n’existe cependant pas de structures cristallographiques de ces pigments ce qui limite leur compréhension chimique notamment lors des processus de dégradation et de perte de couleur.
L’objectif de cette thèse est d’utiliser la chimie computationnelle afin d’obtenir un protocole fiable, transférable et relativement simple à mettre en place pour étudier ces types de structures. Il existe principalement deux types de méthodes quantique pour les modéliser, une dite « périodique » la plus utilisée, et une plus récente et moins développée, dite « cluster ».Grâce à ces méthodes on peut obtenir des données géométriques comme les sites d’interactions ou spectroscopiques comme les spectres UV-VIS, IR et RMN ainsi que la couleur.
Plusieurs types de structures seront considérés. Dans un 1er temps on s’intéressera à des systèmes connus et largement étudiés dans la littérature à base de structures argileuses. Ces argiles sont en effet un thème important du laboratoire et de nombreux résultats expérimentaux ont été obtenus sur le bleu maya ou pigments hybrides à base de colorants rouges. Le principal avantage de ces pigments est qu’il existe une structure cristallographique expérimentale, facilitant la modélisation.
Par la suite on étudiera des pigments avec des structures inconnues et le plus souvent non cristallines, comme la garancine ou avec des colorants issus de la betterave suivant sur le principe de l’archéomimétisme. Une première étape sera alors de comprendre comment le colorant se complexe avec les cations du milieu avant de précipiter. Les calculs théoriques pourront alors proposer plusieurs hypothèses qui seront validées expérimentalement en laboratoire.
Finalement selon l’avancée de la thèse et d’un protocole computationnel fiable on pourra travailler sur la dégradation de ces pigments, causant la perte de couleur dans les œuvres du patrimoine. Ici on cherchera à comprendre et modéliser les chemins réactionnels conduisant à cette dégradation, en s’aidant de travaux conduit actuellement au laboratoire sur des complexes en solution.