Tato práce tematicky navazuje na mou bakalářskou práci, ve které byla představena nová metoda chemické charakterizace povrchu archeologických předmětů po přenosu analytů polymerním nosičem k analýze.
V této diplomové práci jsem se zaměřil na studium barevných látek (barviv a pigmentů), jenž je možné nalézt na archeologických a uměleckých předmětech. Dále je diskutován vliv příměsi polymerního nosiče na ionizaci a desorpci barviv z povrchu polymeru. Jako modifikátor polymeru akrylonitryl-butadien-styrenu (ABS), který je používán na 3D-tisk polymerního nosiče, bylo vyzkoušeno aktivní uhlí a termoplastický polyurethan.
Pro povrchové zobrazování látek otisknutých z povrchu studovaného vzorku byla použita Ramanova mikroskopie a hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí-ionizací za účasti matrice (MALDI-MS). Pomocí těchto technik bylo možno ze stejného polymerního nosiče analyzovat anorganické i organické látky.
Byl vytvořen modelový vzorek obsahující vybraná barviva a pigmenty. Pro vytvoření otisku analytů byl použit přístroj TSA (z angl. Thermo-chemical Stamp for Archaeometry"), jenž byl zkonstruován na Katedře analytické chemie. Jako vhodný polymerní materiál pro 3D-tisk se osvědčil ABS s příměsí termoplastického polyurethanu. Postup umožňuje multimodální analýzu. Otisk látek z objektu bylo možno nejprve nedestruktivně analyzovat pomocí Ramanova mikroskopu a následně proměřit pomocí MALDI-MS. Mezi deponovanými anorganickými pigmenty byl nalezen masikot. Z deponovaných organických barvivy byl nalezen safranin, oenin a kvercetin.
Vyvinutý postup byl testován na autentickém historickém vzorku malované dřevěné truhly z 19. století. Ve spektrech byly nalezeny dva signály, které mohou mít souvislost s rozložením barviv, pojiv nebo laků na povrchu truhly.
Anotace v angličtině
This work thematically follows up on my bachelor thesis in which a new method for surface chemical characterization of archaeological objects after transfer of analytes using a polymeric carrier for analysis.
In this diploma thesis I focused on the study of colorants (dyes and pigments) which can be found on archaeological and artistic objects. The effect of polymer carrier modification on ionization and desorption of dyes from the polymer surface is discussed. Activated carbon and thermoplastic polyurethane have been tested as polymer modifiers of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), which is used as common polymer for 3D printing.
Raman microscopy and matrix assisted laser desorption-ionization mass spectrometry (MALDI-MS) were used for surface imaging of imprint of transferred substances from the sample surface. Using these techniques, it was possible to analyse inorganic and organic compounds from the same polymeric carrier.
A model sample containing selected dyes and pigments was created. A Thermochemical Stamp for Archaeometry (TSA), that was developed at Department of Analytical chemistry, was used to create the imprint of analytes. The ABS with thermoplastic polyurethane modifier has proven to be a suitable polymer for 3D printing. The developed procedure allows multimodal analysis. Imprint of analytes from the studied object was analysed first using a Raman microscope and then by MALDI-MS imaging. Among deposited inorganic pigments massicot was found. Safranin, oenin and quercetin were found among deposited organic dyes.
Finally, this method was verified on an authentic historical sample of a painted wooden chest from the 19th century. Two signals were found in the spectra which may be related to the distribution of dyes, binders or varnishes on the surface of the chest.
archaeometry, colorants, mass spectrometry, laser desorption-ionization, polymers, Raman microscopy, 3D printing
Rozsah průvodní práce
93 s. (114391 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce tematicky navazuje na mou bakalářskou práci, ve které byla představena nová metoda chemické charakterizace povrchu archeologických předmětů po přenosu analytů polymerním nosičem k analýze.
V této diplomové práci jsem se zaměřil na studium barevných látek (barviv a pigmentů), jenž je možné nalézt na archeologických a uměleckých předmětech. Dále je diskutován vliv příměsi polymerního nosiče na ionizaci a desorpci barviv z povrchu polymeru. Jako modifikátor polymeru akrylonitryl-butadien-styrenu (ABS), který je používán na 3D-tisk polymerního nosiče, bylo vyzkoušeno aktivní uhlí a termoplastický polyurethan.
Pro povrchové zobrazování látek otisknutých z povrchu studovaného vzorku byla použita Ramanova mikroskopie a hmotnostní spektrometrie s laserovou desorpcí-ionizací za účasti matrice (MALDI-MS). Pomocí těchto technik bylo možno ze stejného polymerního nosiče analyzovat anorganické i organické látky.
Byl vytvořen modelový vzorek obsahující vybraná barviva a pigmenty. Pro vytvoření otisku analytů byl použit přístroj TSA (z angl. Thermo-chemical Stamp for Archaeometry"), jenž byl zkonstruován na Katedře analytické chemie. Jako vhodný polymerní materiál pro 3D-tisk se osvědčil ABS s příměsí termoplastického polyurethanu. Postup umožňuje multimodální analýzu. Otisk látek z objektu bylo možno nejprve nedestruktivně analyzovat pomocí Ramanova mikroskopu a následně proměřit pomocí MALDI-MS. Mezi deponovanými anorganickými pigmenty byl nalezen masikot. Z deponovaných organických barvivy byl nalezen safranin, oenin a kvercetin.
Vyvinutý postup byl testován na autentickém historickém vzorku malované dřevěné truhly z 19. století. Ve spektrech byly nalezeny dva signály, které mohou mít souvislost s rozložením barviv, pojiv nebo laků na povrchu truhly.
Anotace v angličtině
This work thematically follows up on my bachelor thesis in which a new method for surface chemical characterization of archaeological objects after transfer of analytes using a polymeric carrier for analysis.
In this diploma thesis I focused on the study of colorants (dyes and pigments) which can be found on archaeological and artistic objects. The effect of polymer carrier modification on ionization and desorption of dyes from the polymer surface is discussed. Activated carbon and thermoplastic polyurethane have been tested as polymer modifiers of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), which is used as common polymer for 3D printing.
Raman microscopy and matrix assisted laser desorption-ionization mass spectrometry (MALDI-MS) were used for surface imaging of imprint of transferred substances from the sample surface. Using these techniques, it was possible to analyse inorganic and organic compounds from the same polymeric carrier.
A model sample containing selected dyes and pigments was created. A Thermochemical Stamp for Archaeometry (TSA), that was developed at Department of Analytical chemistry, was used to create the imprint of analytes. The ABS with thermoplastic polyurethane modifier has proven to be a suitable polymer for 3D printing. The developed procedure allows multimodal analysis. Imprint of analytes from the studied object was analysed first using a Raman microscope and then by MALDI-MS imaging. Among deposited inorganic pigments massicot was found. Safranin, oenin and quercetin were found among deposited organic dyes.
Finally, this method was verified on an authentic historical sample of a painted wooden chest from the 19th century. Two signals were found in the spectra which may be related to the distribution of dyes, binders or varnishes on the surface of the chest.
archaeometry, colorants, mass spectrometry, laser desorption-ionization, polymers, Raman microscopy, 3D printing
Zásady pro vypracování
1) Prostudování problematiky v literatuře.
2) Vypracování rešerše pokrývající zadané téma.
3) Výběr vhodných materiálů pro přenos analytů z modelových a archeologických objektů a optimalizace podmínek přenosu.
4) Zvládnutí techniky MALDI-MS.
5) Analýza látek přenesených z archeologického objektu MALDI-MS technikou.
Zásady pro vypracování
1) Prostudování problematiky v literatuře.
2) Vypracování rešerše pokrývající zadané téma.
3) Výběr vhodných materiálů pro přenos analytů z modelových a archeologických objektů a optimalizace podmínek přenosu.
4) Zvládnutí techniky MALDI-MS.
5) Analýza látek přenesených z archeologického objektu MALDI-MS technikou.
Seznam doporučené literatury
1. Původní časopisecká literatura a přehledové články vycházejíci z literárni rešerše a články doporučené školitelem.
2. F. Hillenkamp, J. Peter-Katalinić, MALDI MS: a practical guide to instrumentation, methods and applications, 2nd edition, Wiley-Blackwell, Weinheim 2013.
3. M. Pollard, C. Batt, B. Stern, S. M. M. Young, Analytical chemistry in Archaeology, Cambridge University Press, Cambridge, UK 2007.
4. R. Kellner, J.-M. Mermet, M. Otto, M. Valcárcel, H.M. Widmer eds., Analytical chemistry: A modern Approach to Analytical
Science, 2nd Edition, Wiley-VCH, Weinheim 2004.
Seznam doporučené literatury
1. Původní časopisecká literatura a přehledové články vycházejíci z literárni rešerše a články doporučené školitelem.
2. F. Hillenkamp, J. Peter-Katalinić, MALDI MS: a practical guide to instrumentation, methods and applications, 2nd edition, Wiley-Blackwell, Weinheim 2013.
3. M. Pollard, C. Batt, B. Stern, S. M. M. Young, Analytical chemistry in Archaeology, Cambridge University Press, Cambridge, UK 2007.
4. R. Kellner, J.-M. Mermet, M. Otto, M. Valcárcel, H.M. Widmer eds., Analytical chemistry: A modern Approach to Analytical
Science, 2nd Edition, Wiley-VCH, Weinheim 2004.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student představil komisi svoji diplomovou práci na téma Studium materiálů pro přenos látek z archeologických objektů k chemické analýze. Na úvod seznámil přítomné s barvivy a pigmenty a jejich složitostí a využitím s odkazem do historie. Představil pigmenty a barviva, které využíval během experimentální části práce. Prezentoval metodu přenosu analytu pomocí polymerního nosiče, kterou zavedl již během své bakalářské práce. Dále představil metody a jejich parametry pro analýzu odebraných vzorků. Seznámil přítomné s výrobou a modifikacemi polymerního nosiče a následným procesem odběru reálného vzorku připraveným polymerem. Prezentoval dosažené výsledky analýz jednotlivých pigmentů zvolenými analytickými metodami. Dále prezentoval výsledky dosažené analýzou modelového vzorku obsahujícího pigmenty a barviva vedle sebe. Na závěr prezentoval dosažené výsledky z analýzy otisku odebraného z reálného vzorku (truhla z 19. století)
Vedoucí práce stručně shrnul obsah práce a vyzdvihl její přínos v rámci projektu Arteca. Zdůraznil, že v experimentální části bylo využito zařízení, které bylo na pracovišti postaveno. Ocenil zavedení tvorby nových polymerů využívaných pro 3D tisk polymerních nosičů. Zmínil další cíle práce do budoucna, kterými se bude student zabývat v rámci doktorského studia. Ocenil přístup studenta, jeho samostatnost a nadšení pro práci. Zhodnotil dosažené výsledky a doporučil práci k obhajobě.
Oponentka stručně shrnula obsah práce. Ocenila gramatické a grafické provedení práce. Kladně hodnotila zajímavosti z historie, které se nacházejí v textu celé práce. Měla menší výtku k popisu Ramanovy spektroskopie, kde postrádala rozsáhlejší popis jako u MALDI metody. Ocenila zavedenou techniku a její aplikaci na reálný vzorek. Studentovi položila několik dotazů: Např. Na základě čeho, byly zvolené jako modifikátory do ABS nosičů aktivní uhlí a termoplastický polyuretan? Mělo použití acetonu jako extrakčního činidla na ABS nosiči nějaký dopad (vizuální/estetický...) na malbu na staré truhlici? Student na všechny položené dotazy detailně a názorně odpověděl. Práce byla doporučena k obhajobě.
Při veřejné diskuzi byly položeny následující dotazy: Máte zkušenosti s testováním vlivu energie laseru na reálné vzorky? Plánujete tyto experimenty realizovat do budoucna? Student na položené dotazy uspokojivě odpověděl.
Celkové hodnocení obhajované práce: A