Pelotas de golf y cuadros de Van Gogh comparten cualidades moleculares

A escala molecular, existen sorprendentes similitudes entre la capa exterior de una pelota de golf y la pintura al óleo blanca utilizada por Van Gogh y sus contemporáneos.

En ambos casos, las interacciones entre los iones de zinc y las cadenas de polímeros están en la base de importantes propiedades del material. En una publicación reciente en la revista científica Science Advances, los investigadores del Rijksmuseum y la Universidad de Ámsterdam describen el papel de los iones de zinc en la red molecular de la pintura al óleo. Sus estudios podrían explicar por qué las pinturas hechas con pigmento de zinc blanco son tan sensibles a las condiciones de alta humedad.

Vincent van Gogh y otros pintores de su época solían usar zinc blanco (óxido de zinc, ZnO), un pigmento blanco que produce una buena pintura al óleo opaca. Sin embargo, el blanco de zinc puede reaccionar fácilmente con el aglutinante de aceite, ya que se polimeriza y se transforma en una red de cadenas moleculares durante el secado de la pintura. Como consecuencia, los iones de zinc se anidan entre las cadenas moleculares del aceite.

Investigaciones anteriores demostraron que este proceso no está exento de peligro: los iones pueden acelerar la descomposición del aceite y formar compuestos químicos problemáticos con los productos de degradación.

Para ayudar a los conservadores a minimizar el daño y reducir el envejecimiento de la pintura al óleo, Joen Hermans y sus colegas han resuelto la estructura molecular alrededor de los iones de zinc en la pintura al óleo. La investigación también ha producido importantes conocimientos en el mundo de los plásticos. Algunos plásticos contienen iones de zinc para que puedan fundirse y procesarse a temperaturas más bajas, al tiempo que siguen siendo fuertes y duraderos. Por lo tanto, este tipo de plástico es muy adecuado para la capa exterior de las pelotas de golf, por ejemplo. Los investigadores aún no habían determinado exactamente cómo los iones de zinc mantienen juntas las cadenas de polímeros en estos plásticos.

Los investigadores de la Universidad de Amsterdam y el Rijksmuseum ahora han respondido estas preguntas sobre el entorno del polímero alrededor de los iones de zinc en un análisis avanzado que combina la luz infrarroja con los cálculos mecánicos cuánticos.

Según el estudio publicado en Science Advances, utilizaron la espectroscopia infrarroja bidimensional (2-D-IR), una técnica compleja que es capaz de medir las interacciones entre los enlaces químicos y su orientación en el espacio. El 2-D-IR nunca se utilizó antes para estudiar la estructura molecular en polímeros sólidos.

La investigación demostró que el entorno de polímero de los iones de zinc puede adoptar dos estructuras completamente diferentes. Las mismas dos estructuras exactas existen para los iones de zinc en la cubierta exterior de plástico de pelotas de golf y materiales similares. Además, los investigadores descubrieron que cantidades muy pequeñas de agua en una pintura al óleo o plástico determinan cuál de los dos entornos es más probable que ocurra.

Dado que una de las estructuras es más activa en las reacciones químicas que causan el envejecimiento de la pintura, esta investigación ofrece una posible explicación molecular del hecho de que las pinturas al óleo hechas con zinc blanco tienden a envejecer más rápido en condiciones de alta humedad.

Estas nuevas ideas son muy importantes para la investigación de seguimiento sobre el efecto de la humedad en la vida útil de una pintura. Además, son un punto de partida para determinar qué pinturas serán más sensibles a futuras modificaciones, según los investigadores.

A escala molecular, existen sorprendentes similitudes entre la capa exterior de una pelota de golf y la pintura al óleo blanca utilizada por Van Gogh y sus contemporáneos.

En ambos casos, las interacciones entre los iones de zinc y las cadenas de polímeros están en la base de importantes propiedades del material. En una publicación reciente en la revista científica Science Advances, los investigadores del Rijksmuseum y la Universidad de Ámsterdam describen el papel de los iones de zinc en la red molecular de la pintura al óleo. Sus estudios podrían explicar por qué las pinturas hechas con pigmento de zinc blanco son tan sensibles a las condiciones de alta humedad.

Vincent van Gogh y otros pintores de su época solían usar zinc blanco (óxido de zinc, ZnO), un pigmento blanco que produce una buena pintura al óleo opaca. Sin embargo, el blanco de zinc puede reaccionar fácilmente con el aglutinante de aceite, ya que se polimeriza y se transforma en una red de cadenas moleculares durante el secado de la pintura. Como consecuencia, los iones de zinc se anidan entre las cadenas moleculares del aceite.

Investigaciones anteriores demostraron que este proceso no está exento de peligro: los iones pueden acelerar la descomposición del aceite y formar compuestos químicos problemáticos con los productos de degradación.

Para ayudar a los conservadores a minimizar el daño y reducir el envejecimiento de la pintura al óleo, Joen Hermans y sus colegas han resuelto la estructura molecular alrededor de los iones de zinc en la pintura al óleo. La investigación también ha producido importantes conocimientos en el mundo de los plásticos. Algunos plásticos contienen iones de zinc para que puedan fundirse y procesarse a temperaturas más bajas, al tiempo que siguen siendo fuertes y duraderos. Por lo tanto, este tipo de plástico es muy adecuado para la capa exterior de las pelotas de golf, por ejemplo. Los investigadores aún no habían determinado exactamente cómo los iones de zinc mantienen juntas las cadenas de polímeros en estos plásticos.

Los investigadores de la Universidad de Amsterdam y el Rijksmuseum ahora han respondido estas preguntas sobre el entorno del polímero alrededor de los iones de zinc en un análisis avanzado que combina la luz infrarroja con los cálculos mecánicos cuánticos.

Según el estudio publicado en Science Advances, utilizaron la espectroscopia infrarroja bidimensional (2-D-IR), una técnica compleja que es capaz de medir las interacciones entre los enlaces químicos y su orientación en el espacio. El 2-D-IR nunca se utilizó antes para estudiar la estructura molecular en polímeros sólidos.

La investigación demostró que el entorno de polímero de los iones de zinc puede adoptar dos estructuras completamente diferentes. Las mismas dos estructuras exactas existen para los iones de zinc en la cubierta exterior de plástico de pelotas de golf y materiales similares. Además, los investigadores descubrieron que cantidades muy pequeñas de agua en una pintura al óleo o plástico determinan cuál de los dos entornos es más probable que ocurra.

Dado que una de las estructuras es más activa en las reacciones químicas que causan el envejecimiento de la pintura, esta investigación ofrece una posible explicación molecular del hecho de que las pinturas al óleo hechas con zinc blanco tienden a envejecer más rápido en condiciones de alta humedad.

Estas nuevas ideas son muy importantes para la investigación de seguimiento sobre el efecto de la humedad en la vida útil de una pintura. Además, son un punto de partida para determinar qué pinturas serán más sensibles a futuras modificaciones, según los investigadores.