Analiza predmeta kulturne baštine zahtjeva sveobuhvatan pristup kako bi se dobile što detaljnije informacije o vrsti materijala korištenih prilikom njihove izrade i time omogućilo njihovo adekvatno očuvanje. Brojne analitičke metode danas se koriste u tu svrhu, kao što su UV-Vis spektroskopija, FTIR i Raman spektroskopija, XRF, Py-GC/MS, DTMS i dr.

U posljednje vrijeme sve se češće primjenjuju i akceleratorske tehnike pomoću ionskih snopova (engl. Ion Beam Analysis techniques) kao nedestruktivne površinske metode analize, a jedna od najčešće korištenih IBA tehnika je česticama inducirana emisija X-zračenja (PIXE, engl. Particle Induced X-ray Emission).

Sintetski organski pigmenti i sintetske organske smole počeli su se pojavljivati na tržištu u prvoj polovici 20. stoljeća te su vremenom postali odlična zamjena za tradicionalne slikarske boje. Alkidne i akrilne komercijalno dostupne slikarske boje koje sadrže sintetske organske pigmente (SOP) su zbog pristupačne cijene i odličnih fizikalnih svojstava kao što su na primjer jarkost i postojanost boje te brzina sušenja, često prisutne u slikarskim djelima modernoga doba.

Kako raste interes za proučavanjem i očuvanjem umjetničkih djela druge polovice dvadesetog stoljeća, tako je potrebno razvijati analitičke tehnike koje će moći pouzdano, iz malih uzoraka, poželjno nedestruktivnim pristupom, dati što je više moguće informacija o samom predmetu.

Standardnim analizama pomoću ionskih snopova do sad je bilo moguće određivati elementni sastav uzorka te prostornu distribuciju elemenata, ali nije bilo moguće dobiti informaciju o organskim komponentama. To se sad mijenja primjenom sekundarne ionske masene spektrometrije pomoću iona MeV-skih energija (MeV-SIMS) koja omogućuje proučavanje i organskih komponenti u slikarskim materijalima.

U radu koji je ove godine objavljen u časopisu Analytical Chemistry prikazano je sustavno istraživanje mogućnosti identifikacije različitih sintetskih organskih pigmenata pomoću MeV-SIMS tehnike iz modelnih i realnih uzoraka. Povrh toga znanstvenici su ispitivali i mogućnost identifikacije vezivnih materijala u slikarskim bojama, kao što su već spomenute alkidne i akrilne sintetske smole.

Za analizu su znanstvenici odabrali 17 čistih sintetskih organskih pigmenata koji pripadaju u 6 klasa spojeva (ftalocijanini, azo pigmenti (monoazo i naftol AS), kinakridoni, antrakinoni i diketopirolopiroli). Kriterij za odabir pigmenata bio je učestalost njihove primjene u slikarstvu.

''Tako je dobivena prva baza podataka MeV-SIMS masenih spektara čistih pigmenata, dvokomponentnih modelnih uzoraka (koji sadrže pigment i vezivni materijal u određenom omjeru) te komercijalno dostupnih alkidnih i akrilnih boja koje u svojem sastavu sadrže odabrane pigmente. Budući da kod MeV-SIMSa u procesu ionizacije molekula dominira elektroničko rasprašenje tijekom kojeg ne dolazi do velike fragmentacije molekula, uspjeli smo detektirati i identificirati molekulske ione te nekoliko većih fragmenata koji predstavljaju karakteristični 'fingerprint' za sve ispitivane pigmente,'' objašnjava dr. sc.  Matea Krmpotić, poslijedoktorandica u Laboratoriju za interakcije ionskih snopova te prva autorica na radu, i dodaje ''Što se pak vezivnih materijala tiče, njima smo uspjeli detektirati i identificirati neke karakteristične fragmente jer je riječ o polimernim umreženim strukturama.

S druge pak strane, kako su sintetski pigmenti aromatski sustavi sposobni dati stabilne molekulske ione, moguće ih je bilo identificirati i u smjesi spojeva (dvokomponentni i komercijalni uzorci) gdje su prisutni u bitno nižim koncentracijama što je od izuzetne važnosti za analizu djela kulturne baštine.''

Dodatna prednost koju su znanstvenici uočili jest mogućnost diferencijacije pigmenata unutar iste klase spojeva, primjerice pigment PV19 (kinakridon) i PR122 (2,9-dimetilkinakridon), ali i diferencijacije nekih polimorfnih vrsta (na primjer PB15 ftalocijaninski pigment koji je komercijalno dostupan u nekoliko polimornih struktura, PB15:1 α-form, PB15:3 β-form i PB15:6 ε-form).

Kako je PB15:1 polimorf parcijalno stabiliziran s 1 atomom klora po molekuli ftalocijanina, pojavljivanjem dodatnog molekulskog pika u spektru moguće je jednoznačno potvrditi da je riječ o α polimorfu.

Ovo su neke bitne prednosti u odnosu na druge MS tehnike koje se rutinski koriste u analizi slikarskih boja, kao što je Py-GC/MS. Također, osim pigmenata i veziva komercijalne boje sadrže i niz drugih spojeva koji se dodaju radi stabilnosti proizvoda te je i njih moguće odrediti u masenim spektrima .

Rad je napravljen u suradnji sa znanstvenicima s Akademije likovnih umjetnosti u Beču u okviru UKF projekta 4/13 i Znanstvenog centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore, istraživačka jedinica Fizika i tehnologija ionskih snopova.