Forskere samplede manuskripter fra det 15. århundrede Frankrig og Italien for at lære, hvilke molekylære strukturer opstår i papiret, når det ældes.
En stor del af vores kulturhistorie er bevaret på papir. Imidlertid står denne arv uundgåelig skade på grund af tiden. Efterhånden som århundrederne går, skal papir opbevares under ideelle forhold med hensyn til fugtighed og sollys for at forhindre, at det gulner og revner. Dr. Adriano Mosca Conte fra Romuniversitetet Tor Vergata og samarbejdspartnere begyndte en søgning for at identificere, hvilke molekylstrukturer der opstår i papir, der bidrager til dets gulning. De skriver om deres resultater i Fysiske gennemgangsbreve til 9. april 2012. Med den viden, der er opnået i deres undersøgelse, får processen, der bruges til at bevare gamle manuskripter, et løft.
De ældste overlevende eksempler på papir stammer fra Kina i det 2. århundrede f.Kr. Behandlingen af plantemateriale til at skabe papir menes at have sin oprindelse i denne region. Derfra spredte det sig gennem Mellemøsten og fandt til sidst vej til Europa i det 13. århundrede. Den billige masseproduktion af papir i løbet af det 19. århundrede øgede literacy-kurserne markant i regioner, der deltog i den industrielle revolution, og det kunne påstås, udgøre grundlaget for vores uddannede samfund.
Papir i god stand er primært sammensat af cellulose, hvis molekylstruktur består af en lang kæde af kulstof, brint og ilt. Disse fibre er typisk omkring et mikrometer (0,0001 centimeter) lange og vikles omkring hinanden for at skabe papir. Cellulose danner strukturen af cellevægge i planter, hvilket gør den til en perfekt ingrediens til lærredsmateriale.
Strukturen af cellulose nedbrydes dog over tid ved at interagere med ilt i atmosfæren. Oxidation, tabet af elektroner gennem interaktion med et oxidationsmiddel - ilt i dette tilfælde - er en almindelig form for materiel korruption.
Ild og rust er andre eksempler på oxiderende reaktioner, og oxidation af cellulose forstås ikke så godt som disse mere almindelige eksempler. Især er det ikke godt forstået, hvad de nøjagtige produkter fra denne reaktion er, dvs. hvilket papir bliver til, når det nedbrydes på denne måde. Cellulose nedbrydes via oxidation til molekylære strukturer, der generelt er kendt som kromoforer. Chromophore er imidlertid bare en generisk betegnelse, der henviser til den del af et molekyle, der kan udsende eller absorbere synligt lys; det er grunden til, at papir bliver gul, når det ældes. Den nøjagtige kemiske struktur blev ikke kendt før Conte's arbejde.
Med tilladelse fra Conte et al.
Conte og besætning studerede lysabsorptionsegenskaber for sund cellulose versus dem i nedbrudt papir for at fastslå, hvilke kemiske strukturer der er til stede. De to papirtilstande viser markant forskellige lysabsorptionsbånd, der peger på de forskellige molekylstrukturer, der findes i de forskellige papirtilstande. Ved at matche de observerede absorptionsbånd med beregnede modeller kunne de identificere hvilke carbonhydridkæder er ansvarlige for at beskadige papir.
Med tilladelse fra Conte et al., Moderne P2-prøver kontra antikke prøver
Produkterne fra oxidationsreaktionen er simpelthen omarrangementer af hydrogen, ilt og carbonatomer til dannelse af forskellige kemiske bindinger. Ved at prøveeksempler på manuskripter fra det 15. århundrede Frankrig og Italien fandt Conte og hans team, at cellulose fra denne æra for det meste brød sammen til kulstof-hydrogen-iltkæder, der hører til aldehydiske gruppe. Se billede. Med denne viden er det muligt at udtænke kemiske behandlinger til konservering af papir ved at forhindre disse nedbrydningskanaler.Dette eksperiment tilvejebragte også en ikke-destruktiv metode til at konstatere den kemiske sammensætning af papirprøverne.
Nederste linje: Dr. Adriano Mosca Conte fra Universitetet i Rom Tor Vergata og samarbejdspartnere gennemførte en undersøgelse, hvis mål var at identificere de molekylære strukturer, der forårsager gulning i ældningspapir. Skrivning i Fysiske gennemgangsbreve for 9. april 2012 beskriver de prøveudtagningshåndskrifter fra det 15. århundrede Frankrig og Italien og deres efterfølgende opdagelse af, at cellulose fra denne æra for det meste brød sammen til kulstof-hydrogen-iltkæder, der hører til aldehydiske gruppe. Deres håb er, at når de korrekte molekylære strukturer er identificeret, vil forskerne også finde passende kemiske behandlinger, der kan anvendes på aldringspapir for at forhindre dets yderligere ændring af tilstand.