L approccio multidisciplinare allo studio e alla valorizzazione dei Beni Culturali

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3 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA Centro di Ricerca C.R.I.Be.Cu.M. L approccio multidisciplinare allo studio e alla valorizzazione dei Beni Culturali Atti del workshop Siracusa, ottobre 2005 a cura del C.RI.BE.CU.M.

4 Copyright MMVI ARACNE editrice S.r.l. via Raffaele Garofalo, 133 a/b Roma (06) ISBN I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: dicembre 2006

5 CRIBeCuM (Centro di Ricerche sulle cause di degrado per il recupero dei Beni Culturali e Monumentali) - Direzione c/o Università di Catania - Dipartimento di Scienze Geologiche Corso Italia 57, Catania - Tel Fax Web site: Comitato Scientifico A. Pezzino (Direttore CRIBeCuM) L. Andreozzi (Dipartimento Architettura e Urbanistica) S. Cascone (Dipartimento Architettura e Urbanistica) E. Ciliberto (Dipartimento Scienze Chimiche) A. Failla (Dipartimento Ingegneria Agraria) I. Fragalà (Dipartimento Scienze Chimiche) G. Giaccone (Dipartimento Botanica) A. Guglielmo (Dipartimento Botanica) P. Mazzoleni (Dipartimento Scienze Geologiche) P. Militello (Dipartimento Studi Archeologici, Filologici e Storici) E. Poli (Dipartimento Scienze Agronomiche Agrochimiche Prod. Animali) R. Rizzo (Dipartimento Economia e Metodi Quantitativi) F. Tomasello (Dipartimento Studi Archeologici, Filologici e Storici) S.O. Troja (Dipartimento Fisica e Astronomia) Comitato Organizzatore C. Altavilla (Dip. Scienze Chimiche) L. Barnobi (Dip. Architettura e Urbanistica) A. Giuffrida (Dip. Architettura e Urbanistica) A. Gueli (Dip. Fisica e Astronomia) A. Manera (Dip. Fisica e Astronomia) A. Mignosa (Dip. Economia e Metodi Quantitativi) A. Pezzino (Dip. Botanica) S. Porto (Dip. Ingegneria Agraria) R. A. Punturo (Dip. Scienze Geologiche) F. Trapani (Dip. Studi Archeologici, Filologici e Storici) A. Zuccarello (Dip. Fisica e Astronomia) Comitato Editoriale Anna Gueli, Rosalda Punturo

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7 INDICE Premessa Altavilla C., Ciliberto E., Trigilia M. La Protezione delle Superfici Vetrose Altieri A., Guidetti V., Malagodi M., Nugari M.P., La Russa M.F. Formulati idrorepellenti e antivegetativi miscelabili a malte in uso nel restauro: valutazione dell efficacia su provini Andreozzi L. I modelli digitali nella rappresentazione per i Beni Culturali. La scientificità del rilevamento e del rilievo Azzaro E., Montana G., Pisciotta G.T., Cau Ontiveros M.A., Portillo Ramirez M. Studio petrografico di macine protostoriche dai siti di Alorda Park e di Barranc de Gafols (Spagna) Bahain J.J., Burrafato G., Dolo J.M., Falguères C., Gueli A.M., Lahaye C., Leonardi R., Occhipinti A., Placenti G., Stella G., Troja S.O., Zuccarello A.R. L apporto della Risonanza Paramagnetica Elettronica (EPR) nello studio dei Beni Culturali: caso delle calciti Barca D., Crisci G.M., De Francesco A.M. Caratterizzazione archeometrica delle ossidiane del Monte Arci tramite ICP-MS-LA Barnobi L., Colaiacovo L., Di Gregorio G., Galizia M., Giuffrida A., Grasso S., Liuzzo M., Santagati C. Rilievo geometrico ed architettonico della Chiesa di San Nicolò L Arena, Catania* Barone G., Belfiore C.M., Lo Giudice A., Mazzoleni P., Pezzino A., Spagnolo G., Ingoglia C., Tigano G., Albanese R.M Localizzazione dei centri di produzione anforica nell occidente greco: dati archeometrici su anfore corinzie B, ionico-massaliote, pseudo-chiote e greco-italiche rinvenute in Sicilia

8 8 Indice Barone G., Crisci G.M., La Russa M.F., Malagodi M., Ruffolo S. Studio preliminare dei parametri termoigrometrici e delle loro variazioni all interno della Chiesa di S. Adriano in S. Demetrio Corone (CS) Bellezza S., Volpini M., Bruno L., Albertano P. Effetto di luci monocromatiche sulla composizione in specie, morfologia e pigmenti di biofilm a cianobatteri in ipogei romani Bultrini G. Fragalà I., Ingo G.M., De Caro T. Microchemical and micromorphological investigation of lustre painted ceramic from Sicily and Sardinia (Italy) Bultrini G., Fragalà I., Ingo G.M., Lanza G. Caratterizzazione minero-petrografica, microchimica e microstrutturale di malte storiche usate a Catania durante il XVII secolo Burrafato G., De Vincolis R., Greco V., Gueli A.M., Lahaye C., Occhipinti A., Stella G., Troja S.O., Zuccarello A.R Colorimetria con tecniche spettrofotometriche e radiometriche sui dipinti del Minniti Burrafato G., Gueli A.M., Lahaye C., Manera A., Stella G., Troja S.O., Zuccarello A.R. Datazione di strutture architettoniche mediante TermoLuminescenza: La Chiesa di San Nicolò La Rena e la Cuba di Fontane Bianche* Buscemi F., Tomasello F., Trapani F. Un ninfeo romano a Leptis Magna. Sinergie multidisciplinari Campolo D. Progetto di valorizzazione di un centro storico: il caso Pentedattilo Caneva G., Pacini A., Nugari M.P., Pietrini A.M. Il biodeterioramento della cripta del Peccato Originale nella gravina di Matera e la sua analisi ecologica per il biomonitoraggio dei parametri ambientali Caponetto R., Chisari W., Gulisano G., Lo Faro A., Margani G., Moschella A., Napoleone A., Sanfilippo G., Sapienza V. L apparecchiatura tecnico-costruttiva della chiesa di San Nicolò l Arena (CT)* Cascone S. M., Porto S. M. C. Repertorio delle tecniche costruttive negli edifici rurali tradizionali nel comprensorio etneo

9 Indice 9 Catra M., Giaccone G., Pezzino A. Individuazione dei decadimenti causati dai biodeteriogeni algali nell involucro esterno della Chiesa di S. Nicolò L Arena (Catania, Monastero Benedettini)* Chisari W., Lo Faro A., Moschella A., Napoleone A., Sanfilippo G. Analisi multidisciplinare per l individuazione dei degradi presenti nella chiesa di San Nicolò l Arena* Cicala Campagna F. Spunti Caravaggeschi nella pittura siciliana del Seicento Cirrincione R., Crisci G.M, De Vuono E, Lo Giudice A, Miriello D., Pezzino A., Punturo R. Caratterizzazione e Provenienza dei materiali litoidi impiegati nella costruzione delle colonne dell Emiciclo Teatro del Parco del Cavallo di Sibari (Calabria) Corrao M., Licitra M. Il terremoto di Santa Venerina del 29 ottobre 2002:aspetti sismologici e applicazioni diagnostiche propedeutiche ai sistemi di intervento Crisci G. M., Gattuso C., Macchione M., Miriello D. Analisi dei meccanismi di degrado dei materiali calcarenitici dovuti all azione dei licheni Failla A., Cascone G., Porto S. M. C. Valutazione della suscettività al riuso per fini agrituristici dei fabbricati rurali tradizionali. Confronto tra due casi studio Finocchiaro Castro M., Rizzo I. Misurazione della performance e tutela dei beni culturali: il caso della Sicilia Greco V. Il prezioso ruolo della ricerca nei Beni Culturali Guglielmo A, Pavone P., Spampinato G., Tomaselli V. Analisi della flora e della vegetazione delle aree archeologiche della Sicilia orientale finalizzata alla tutela e valorizzazione dei manufatti architettonici Guglielmo A., Pavone P., Salmeri C. Su alcuni giardini storici della Sicilia Orientale

10 10 Indice Imposa S., Gresta S. Stima della risposta di sito ed indagini Georadar: un caso studio applicato alla Chiesa dei Minoritelli (Catania) Incatasciato S. Il museo del mare di Pozzallo: uno studio preliminare La Rosa V. Il valore di un esperienza multidisciplinare: il caso di Festòs (Creta) La Russa M.F., Barone G., Mazzoleni P., Pezzino A., Crisci G. M., Malagodi M., Areddia G., Vindigni A. Il Duomo di S. Giorgio a Ragusa Ibla: individuazione dei materiali litici utilizzati, implicazioni architettoniche ed analisi delle forme di degrado Lamagna R. La ricostruzione settecentesca del monastero di San Benedetto in via dei Crociferi a Catania. Fabbriche e libri di spesa Martini M. Datazione con Termoluminescenza: recenti sviluppi e nuove prospettive Matteini M. L approccio multidisciplinare alla conoscenza scientifica delle opere d arte Mazzoleni P., Punturo R., Russo L.G., Censi P., Lo Giudice A., Pezzino A. La geoarcheometria applicata alla Conoscenza e alla Conservazione dei Beni Culturali. Un caso di studio: la facciata della Chiesa di S. Nicolò L Arena di Catania* Mignosa A. Devoluzione e beni culturali: il caso della Sicilia e della Scozia Montana G, Triscari M. Campionari in marmi e pietre dure del barocco siciliano: un esempio a Siracusa Mottana A., Massacci G.A.M. Conoscenza, progetto e tutela del complesso edilizio fortificato Castello di Pitino sito nel comune di San Severino Marche (MC) Poli Marchese E., Grillo M., Stagno F. Biodeteriogeni vegetali della Chiesa di S. Nicolo L Arena (Catania)*

11 Indice 11 Poli Marchese E., Grillo M., Stagno F. Colonizzazione vegetale in monumenti e siti archeologici della Sicilia orientale Punturo R., Russo L. G., Lo Giudice A., Mazzoleni P., Pezzino A., Trovato C., Vinciguerra S. I materiali lapidei utilizzati nei monumenti d epoca tardo barocca del centro storico di Catania: caratterizzazione e stato di degrado Romano M. Disegno e pittura nella fisiognomica del Seicento in Sicilia: Mario Minniti e Filippo Paladini Russo M. I musei nella Provincia di Catania Salemi A. L approccio multidisciplinare come atto preliminare per la salvaguardia dei Beni Culturali: la chiesa di San Nicolò l Arena* Sgariglia S. L Athenaion di Siracusa e il suo duomo, una storia di pietra. Metodologie verso la conoscenza Spagnolo D. Mario Minniti tra maniera e naturalismo caravaggeschi in Sicilia Urzì C., De Leo F. Utilizzo di tecniche di campionamento non distruttive per lo studio di microrganismi biodeteriogeni da superfici di interesse storico-artistico * Lavoro realizzato nell ambito del progetto Il recupero e la valorizzazione del patrimonio architettonico della Sicilia orientale: l emergenza architettonica urbana e l edilizia rurale. Conoscenza, interventi e formazione (T3 CLUSTER C 29), finanziato dal Ministero dell Università e della Ricerca Scientifica

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13 PREFAZIONE Le discipline scientifiche si stanno affermando sempre più come strumento di indagine insostituibile nella ricerca, nella conoscenza, nella protezione e conservazione, nella valorizzazione dei Beni Culturali. Se da un canto è oggetto di sempre maggiore attenzione l individuazione delle metodologie di indagine, innovative e necessarie per una corretta conoscenza del Bene, dall altro appare comunque vincente, un nuovo modo di affrontare ogni problematica caratterizzato da un approccio che veda l opera sinergica di ricercatori di varia estrazione disciplinare che interferiscano costruttivamente nel pieno rispetto delle competenze specialistiche possedute. Con la consapevolezza dell importanza del Bene Culturale in quanto preziosa eredità del passato e risorsa per lo sviluppo futuro, nonché della rilevanza dell approccio multidisciplinare nella diagnostica e conservazione del Bene stesso, si è tenuto a Siracusa, nei giorni 28 e 29 ottobre 2005, il Workshop dal titolo L approccio multidisciplinare allo studio ed alla valorizzazione dei Beni Culturali. Tale iniziativa è stata organizzata dal CRIBeCuM (Centro di Ricerche sulle cause di degrado per il Recupero dei Beni Culturali e Monumentali) in collaborazione con il Corso di Laurea in Tecnologie applicate alla conservazione ed al restauro dei Beni Culturali della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell Università di Catania. Il Workshop, del quale il presente volume raccoglie gli Atti, è stato articolato, nelle due giornate, in altrettante sessioni: la prima incentrata sullo stato dell arte; la seconda sugli interventi di tutela e valorizzazione. Ha fatto parte integrante del Workshop il seminario satellite relativo all esperienza di collaborazione portata avanti dal Museo di Palazzo Bellomo e dal Corso di Laurea in Tecnologie Applicate alla Conservazione e Restauro dei Beni Culturali che ha avuto come occasione di 13

14 14 Prefazione incontro l opera del Minniti e della sua Bottega durante una recente mostra. È infine da sottolineare che, a testimonianza della validità dell approccio multidisciplinare nel campo dei Beni Culturali, diverse relazioni presentate hanno riguardato i risultati ottenuti nell ambito del progetto Il recupero e la valorizzazione del patrimonio architettonico della Sicilia orientale: l emergenza architettonica urbana e l edilizia rurale. Conoscenza, interventi e formazione (T3 CLUSTER C 29), finanziato dal Ministero dell Università e della Ricerca Scientifica che ha visto la collaborazione fattiva di gruppi di ricercatori di varia estrazione. Relazioni ad invito e comunicazioni su tutte le tematiche affrontate, si sono rivelate una preziosa occasione di confronto e di dibattito per gli addetti ai lavori e per quanti interessati a nuove prospettive di studio sui Beni Culturali.

15 15 LA PROTEZIONE DELLE SUPERFICI VETROSE ALTAVILLA C., CILIBERTO E., TRIGILIA M. Dipartimento di Scienze Chimiche dell Università di Catania, viale A. Doria Catania, tel , fax , 1. Introduzione I vetri sono materiali solidi amorfi generalmente silicatici. Nel caso dei vetri antichi, l azione delle piogge acide e basiche ha innescato nel tempo forti processi degradativi della matrice vetrosa attraverso meccanismi di lisciviazione e di corrosione che hanno colpito gravemente molte opere in vetro esposte all azione degli agenti atmosferici [1]. Si -O- Na + H 2 O Si- OH + Na + + OH - Aggressione in ambiente neutro-acido Si- O- Si + OH - Si -OH + - Si - O - Si- O - + H 2 O Si- OH + OH - Aggressione in ambiente alcalino Lo scopo di questo lavoro è stato quello di mettere a punto, utilizzando la tecnica Self Assembled Monolayer, la deposizione di film protettivi, dello spessore di pochi angstrom costituiti da molecole organosilaniche bifunzionalizzate, in grado di modificare l angolo di contatto acquavetro e di garantire al contempo grande resistenza chimica, così da rendere idrorepellente la superficie vetrosa, limitando l attacco del vetro da parte degli agenti atmosferici. Il termine self-assembly indica la spontanea tendenza alla formazione, in determinate condizioni, di complesse strutture da blocchi predeterminati che coinvolgono diverse scale di energia e diversi gradi di libertà. In altre parole, i self-assembled monolayers (SAM) sono aggregati molecolari ordinati, nati spontaneamente a seguito dell adsorbimento di opportune catene organiche,

16 16 Altavilla, Ciliberto, Trigilia la cui testa presenta una particolare affinità con il substrato su cui deve essere eseguita la deposizione. Le molecole comunemente depositate sono molecole organiche lunghe mediamente una decina di atomi di carbonio e tra le più usate citiamo le catene tioliche e ditioliche e gli idrossimercaptani, per substrati di oro e alchiltriclorosilani e gli alchiltrimetossisilani per substrati a base di silicio ossido o vetro, sistemi questi ultimi di cui ci siamo occupati in modo specifico. Le molecole indicate sono tra le più usate con la tecnica SAM in quanto sono capaci di generare monostrati altamente impaccati ed ordinati grazie alla loro struttura costituita da uno scheletro molecolare alchilico di lunghezza variabile (backbone), recante o meno gruppi funzionali che conferiscono specificità al film, da un gruppo terminale (endgroup) e da un gruppo di testa (headgroup), responsabile del legame chimico con la superficie (v. Fig.1). In particolare, l ancoraggio delle molecole di alchilsilani al substrato di vetro è dovuto alla condensazione tra la testa del precursore ed i gruppi funzionali (silanoli) emergenti dal substrato stesso, mentre il corretto allineamento, che dispone le molecole in modo quasi parallelo, è reso possibile dalle interazioni idrofobiche tra le catene alifatiche [2]. La tecnica Self Assembled Monolayer permette quindi, senza alterare l estetica del manufatto, di creare film nanostrutturati trasparenti, in grado, se scelto un opportuno precursore, di invertire le proprietà di bagnabilità di una superficie; si può rendere così idrofobo lo strato trattato del vetro, limitando, per un periodo pari alla durata del coating, l interazione tra l acqua e la superficie stessa. Fig. 1. Rappresentazione schematica della struttura di un SAM

17 La protezione delle superfici vetrose 17 Nel nostro lavoro abbiamo scelto molecole che potessero offrire un ottima adesione chimica alle superfici vetrose nonché una buona resistenza all attacco di specie aggressive. In particolare l attenzione è stata posta sulle molecole di octadeciltriclorosilano (OTS) e su alcune molecole fluorurate della famiglia degli alchilfluorosilani (FAS). [3, 4, 5]. Lo studio della resistenza chimica di tali film è stato, per i nostri scopi, eseguito ideando cicli di invecchiamento che simulassero le possibili aggressioni causate dalle piogge, dall irraggiamento solare e dagli stress termici cui andrebbero soggetti i vetri protetti da FAS negli anni, se esposti in ambienti esterni. È noto che, in assenza di agenti inquinanti, le piogge sono leggermente acide per la presenza di anidride carbonica nell atmosfera (ph=5.6); la formazione, in regioni particolarmente industrializzate, di vapori di SO x ed NO x induce invece la caduta di piogge acide (ph=4), responsabili negli ultimi anni di forti processi degradativi di una serie di manufatti artistici diversi, dai vetri ai bronzi. Studi recenti, infine, hanno dimostrato, in diverse regioni d Europa (Spagna, Turchia, Grecia, Francia e Italia ), l esistenza, accanto a precipitazioni acide, di piogge basiche (ph 8) [6, 7, 8]. Le piogge rosse o basiche sono associate a masse di aria provenienti dalle regioni aride del Nord d Africa, contenenti una quantità superiore al 30% di calcite (CaCO 3 ): la presenza del particolato di carbonato di calcio nell atmosfera incrementa significativamente il ph [9]. A partire da questi dati, sono stati pensati opportuni cicli settimanali di invecchiamento ed un protocollo che potesse tenere conto delle varie tipologie di stress ambientale. Il protocollo messo a punto ha previsto un invecchiamento complessivo di quattro settimane con controllo dei parametri di degrado realizzato ogni settimana. Le condizioni scelte per stimare la resistenza dei film sono state particolarmente drastiche in quanto il ciclo acido è stato eseguito a ph=2, mentre il valore più basso di ph registrato in condizioni reali è di appena 4. Inoltre, essendo stato eseguito ciascun ciclo per immersione del campione in soluzione, si è simulato un degrado di tipo statico, in cui la soluzione rimane per un certo tempo in contatto con la superficie del manufatto, procurando danni superiori a quelli registrabili in un degrado di tipo dinamico, più frequente nei casi reali, in cui le gocce di acqua scivolano continuamente, allontanandosi dalla superficie. È stato infatti dimostrato che il degrado dinamico favorisce processi di lisciviazione, mentre il degrado statico innesca processi ben più gravi di corrosione [10].

18 18 Altavilla, Ciliberto, Trigilia Risulta evidente, per quanto detto, che stimare l efficacia o meno del metodo conservativo proposto equivale, in qualche modo, a stimare sia l idrorepellenza del film, sia la capacità di mantenere inalterate le proprietà idrofobe anche a seguito dei cicli di invecchiamento. Per verificare la bontà del metodo e studiare i sistemi ottenuti, è sembrato opportuno avvalersi, in particolare, della tecnica di misura dell angolo di contatto, per indagare sulle proprietà di bagnabilità della superficie vetrosa, modificata ed invecchiata, e della spettroscopia XPS (X ray Photoelectron Spectroscopy), per conoscere lo stato chimico della superficie. In particolare, le indagini XPS sono state effettuate sia allo scopo di caratterizzare il vetro scelto come substrato di deposizione sia per valutare di volta in volta la bontà ed il grado di ricopertura ottenuto sui vetrini, a seguito della deposizione e dei trattamenti di invecchiamento sia per verificare eventuali relazioni tra le proprietà di superficie e la bagnabilità dei campioni. 2. Aspetti Sperimentali Pulitura dei vetrini modello. I campioni di vetro utilizzati per la deposizione sono stati normali vetrini portaoggetto, delle dimensioni di 18mm18mm, prodotti dalla Carlo Erba. Ogni vetrino è stato tagliato con una punta diamantata in due parti, ciascuna avente dimensioni pari a 18mm9mm. Prima di ogni deposizione è stato necessario sottoporre a processi di pulitura il campione, allo scopo di sgrassarlo totalmente, garantendo così condizioni ottimali per la formazione del film sulla superficie vetrosa. I vetrini sono stati sottoposti a processi sequenziali di pulitura, della durata di 15 minuti ciascuno, utilizzando tre diversi solventi con polarità crescente, toluene anidro, acetone al 99.99% (prodotti dalla Aldrich) ed acqua bidistillata. Il campione successivamente è stato trattato, per trenta minuti a temperatura ambiente, con una soluzione piranha, costituita da acido solforico al 98% ed acqua ossigenata al 30%, in rapporto volumetrico 3:1. Infine il substrato è stato sciacquato con acqua bidistillata, asciugato in corrente di azoto e conservato in provette con gel di silice. Deposizione di Alchilsilani e Fluoroalchilsilani su vetro. Le molecole organiche bifunzionalizzate usate in questo lavoro allo scopo di creare film idrorepellenti sulla superficie vetrosa sono state: l octadeciltriclorosilano

19 La protezione delle superfici vetrose 19 (OTS), e l eptadecafluorodeciltrimetossisilano (HFTS), prodotto e commercializzato dalla ABCR. I ricoprimenti sono stati realizzati utilizzando una apparecchiatura progettata in modo da assicurare, per l intero ciclo di deposizione, una atmosfera inerte di azoto, risolvendo così il problema legato all umidità dell aria; si è deciso inoltre, prima di ciascuna deposizione, di sottoporre la vetreria ad essiccamento in stufa per 14 ore alla temperatura di 70 C, allo scopo di allontanare l acqua adsorbita sulle pareti; il solvente di deposizione è stato anidrificato, così come il prelievo della molecola da depositare è stato eseguito in atmosfera inerte, in box di azoto. I vetrini con SAM depositato, sono stati conservati in provette di vetro, con gel di silice, e posti in essiccatore. Indagini XPS. Le misure di spettroscopia di fotoelettroni di raggi X sono state effettuate mediante l uso di uno spettrometro di fotoelettroni PE-PHI ESCA/SAM 5600 Monocromator System, operante in condizioni di vuoto base di torr all interno della camera di misura. È stata usata una sorgente Al Kα monocromatica. Lo spettrometro è stato calibrato facendo riferimento alla regione di emissione 3d dell argento. La scala di energie (B.E.) è stata tarata ponendo il picco relativo alla ionizzazione dell orbitale C 1s corrispondente al carbonio avventizio di contaminazione superficiale a 285,0 ev. I curve fitting sono stati ricavati mediante programmi a minimi quadrati non lineari facenti uso di combinazioni lineari di funzioni Gaussiane- Lorenziane. Determinazione del valore di angolo di contatto. Le misure di angolo di contatto sono state eseguite utilizzando come strumento di misura un Contact Angle System OCA. Ciascuna misura è stata effettuata con metodo statico (sessile drop) ed a temperatura ambiente; su ognuno dei vetrini la stima del valore dell angolo di contatto è stata calcolata depositando, con una velocità di cinque microlitri al secondo, gocce di acqua distillata del volume ciascuna di due microlitri. Su ognuno dei campioni, le misure sono state eseguite in tre punti diversi della superficie, utilizzando tre gocce e la media statistica è stata fatta utilizzando i valori di angolo di contatto, ottenuti per i tre punti della superficie, considerando il lato destro e sinistro del profilo di ciascuna goccia. Le misure di angolo di contatto sono state effettuate lasciando il campione in contatto con l aria, ne segue che le tre fasi coinvolte nella determinazione del valore dell angolo sono state il substrato vetroso ricoperto come fase solida, l aria come fase vapore e l acqua distillata quale fase liquida.

20 20 Altavilla, Ciliberto, Trigilia Cicli di invecchiamento. L invecchiamento è durato quattro settimane. Di seguito vengono riportati i cicli settimanali realizzati: 1. trattamento acido a ph 2 - da lunedì a lunedì (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 2. trattamento basico a ph 8 - da lunedì a lunedì (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 3. trattamento acido a ph 2 + irraggiamento UV (350 nm) - da lunedì a venerdì trattamento acido, sabato e domenica irraggiamento UV (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 4. trattamento basico a ph 8 + irraggiamento UV (350 nm) - da lunedì a venerdì trattamento basico, sabato e domenica irraggiamentouv (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 5. trattamento di una settimana con luce UV (350 nm) - da lunedì a lunedì (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 6. trattamento termico a 50 C + irraggiamento UV (350 nm) - da lunedì a venerdì trattamento termico, sabato e domenica irraggiamento UV (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 7. shock termico 50 C 4 C + irraggiamento UV (350 nm) - da lunedì a venerdì trattamento termico (di giorno caldo e di notte freddo), sabato e domenica irraggiamento UV (misura dell angolo di contatto ogni lunedì) 3. Discussione dei risultati I campioni di vetro sono stati puliti, con successo, in ultrasonicatore, utilizzando toluene, acetone e acqua bidistillata e successivamente immersi in soluzione piranha per mezz ora a temperatura ambiente, così da ottenere un buon etching del substrato. Infatti, la caratterizzazione attraverso misure di angolo di contatto (q 10 ) [13] e le indagini XPS (assenza di segnali relativi ad agenti inquinanti, elevato segnale delle O1s e Si2p, basso segnale del carbonio avventizio) hanno confermato questo dato. L ottimizzazione del metodo di pulitura (v. Fig.2) e l adeguata scelta del sistema di deposizione hanno permesso di creare film self-assembled di OTS e FAS. Inoltre, la caratterizzazione dei SAM di alchilsilani e di fluoroalchilsilani, attraverso misure di angolo di contatto, ha dimostrato adeguata la scelta delle molecole ai fini di generare le volute proprietà di idrorepellenza (v. Fig.3). La caratterizzazione XPS dei campioni in esame ha indicato un potere coprente maggiore per la molecola del fluoroalchilsilano, rispetto alla mole-

21 La protezione delle superfici vetrose 21 cola di alchilsilano, come dimostra l alta percentuale di fluoro in superficie, il basso valore del segnale di O1s e la totale assenza dei segnali di boro, sodio e potassio, caratterizzanti la matrice vetrosa. La diversa capacità di ricopertura è stata giustificata in base alla tendenza della molecola di FAS, a differenza della molecola di OTS, a formare, durante la deposizione, doppi e tripli strati, capaci di garantire una più densa e compatta ricopertura superficiale. Inoltre la lunga molecola di HFTS presenta una conformazione elicoidale, rispetto alla conformazione transplanare della molecola di OTS, che giustifica la sua capacità di ricoprire aree più vaste, una volta ancorata al substrato. L approccio sperimentale eseguito ha permesso anche di dimostrare la capacità delle molecole di OTS e di HFTS di resistere ad attacchi acidi, blandamente acidi e basici fino a ph 8 essendo variato l angolo di contatto nel peggiore dei casi di appena il 6%. Nessun effetto hanno invece avuto gli stress termici e i cicli di irraggiamento UV. A B Fig.2. Profili di gocce di acqua su vetro. A) vetro non sgrassato; B) vetro pulito con metodo proposto. Fig.3. Profili delle gocce di acqua su vetro trattato: C) HFTS, D) OTS.

22 22 Altavilla, Ciliberto, Trigilia Riferendosi a casi reali e considerando una esposizione del campione trattato a 100 ore di pioggia ogni anno [6,8] è stata stimata una durata minima del ricoprimento dei vetrini di circa dieci anni. Durante tale periodo, i coatings sono in grado di esplicare la loro azione protettiva, impedendo ogni contatto tra il vetro e l acqua. In realtà i campioni in laboratorio se esposti a cicli di invecchiamento della durata superiore ad un mese potrebbero rivelare la capacità di mantenere per tempi più lunghi le loro proprietà idrofobe, garantendo una durata superiore a dieci anni. In tal caso il metodo di conservazione proposto per la protezione dei manufatti in vetro contro il degrado atmosferico potrebbe richiedere cicli di manutenzione meno frequenti e costi di applicazione inferiori. Studi successivi in tale direzione si dovranno effettuare per stimare con più precisione la durata di rivestimenti SAM. BIBLIOGRAFIA 1. K. Cummings; W.A. Lanford; M. Feldmann. «Weathering of glass in moist and polluted air», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B (1998), pp F. Schreiber. «Structure and growth of self-assembling monolayers», Progress in Surface Science, 65 (2000), pp B.S. Hong; J.H. Han; S.T. Kim; Y.J. Cho; M.S. Park; T. Dolukhanyan; C. Sung. «Endurable water-repellent glass for automobiles», Thin Solid Films 351 (1999), pp K. Kamitani; T. Teranishi. «Development of Water-Repellent Glass Improved Water-Sliding Property and durability», Journal of Sol-Gel Science and Technology 26 (2003), pp U.S. Patent No. 5,, pp. 415, T. Ozsoy; A. Cemel Saydam. «Acid and alkaline precipitation in the Cilician Basin, north eastern Mediterranean Sea», The Science of the Total Environment 253 (2000), pp S. Glaves; N. Moschonas. «Origin of observed acidic-alkaline rains in wet-only precipitation study in a Mediterranean coastal site, Patras, Greece», Atmospheric Environment 36 (2002), pp A. Avila; M. Alarón. «Relationship between precipitation chemistry and metereological situations at rural site in NE Spain», Atmospheric Environment 33 (1999), pp M.D. Loye-Pilot; J. Morelli. «Fluctuations of ionic composition of precipitation collected in Corsica related to changes in the origins of incoming aerosol», Journal of Aerosol Science 19, (1988), pp

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