اخیراً فناوری‌نانو در نگهداری و مرمت میراث فرهنگی جهان کاربردهای عملی پیدا کرده است. نانوذرات هیدروکسید و کربنات کلسیم و منیزیم برای مرمت و نگهداری نقاشی‌های دیواری از قبیل نقاشی‌های Maya در مکزیک یا شاهکارهای هنری قرن ۱۵ میلادی در ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نانوذرات همچنین جهت ترمیم اسناد کاغذی قدیمی که اسید موجود در جوهر سبب از بین رفتن الیاف سلولزی آنها شده است، به‌کار برده شده‌اند.
حفظ و مرمت شاهکارهای هنری به کمک فناوری‌نانو
اخیراً فناوری‌نانو در نگهداری و مرمت میراث فرهنگی جهان کاربردهای عملی پیدا کرده است. نانوذرات هیدروکسید و کربنات کلسیم و منیزیم برای مرمت و نگهداری نقاشی‌های دیواری از قبیل نقاشی‌های Maya در مکزیک یا شاهکارهای هنری قرن ۱۵ میلادی در ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نانوذرات همچنین جهت ترمیم اسناد کاغذی قدیمی که اسید موجود در جوهر سبب از بین رفتن الیاف سلولزی آنها شده است، به‌کار برده شده‌اند.
شهر فلورانس که غنی از منابع فرهنگی بسیار با ارزش است، یکی از مناسب‌ترین مکان‌های برای مطالعات حفظ و مرمت این آثار به حساب می‌آید. پس از وقوع طوفان فلورانس در سال ۱۹۶۶ مرکز تحقیقات علوم سطح و کلوئید (CSGI) توسط پروفسور Enzo Ferroni در دانشگاه فلورانس تأسیس شد. این مرکز نخستین مؤسسه دانشگاهی است که با یک رویکرد علمی به بررسی تخریب میراث فرهنگی پرداخته است.
اکنون CSGI پیشرفته‌ترین روش‌های مبتنی بر فناوری‌نانو را برای ترمیم نقاشی‌های دیواری توسعه داده است. این روش‌ها شامل روش‌هایی برای تمیز کردن و حذف صمغ‌ها از نقاشی‌های دیواری و روغنی، تقویت و تثبیت نقاشی‌های آبرنگی، و برای حذف اسید از کاغذ می‌باشند که هم اکنون در نقاط مختلف جهان از آنها استفاده می‌شود.
کاربرد فرآیندهای مبتنی بر فناوری‌نانو جهت تقویت و تثبیت نقاشی‌های دیواری و اسیدزدایی کاغذها گواه روشنی بر پتانسیل فراوان فناوری‌نانو در حراست از میراث فرهنگی است. پراکندگی نانومقیاس مواد، محلول‌های مایسل، ژل‌ها و میکروامولسیون‌ها راه‌های جدیدی برای حفظ و مرمت آثار هنری از طریق ترکیب ویژگی‌های و خواص اصلی مواد نرم و سخت ارائه می‌دهند که امکان ساخت سیستم‌ها و ترکیباتی برای مقابله با فرآیندهای مخرب که بسیاری از شاهکارهای هنری را تهدید می‌کنند، را فراهم می‌سازند.
ترکیباتی برای مقابله با فرآیندهای مخرب که بسیاری از شاهکارهای هنری را تهدید می‌کنند، را فراهم می‌سازند.
مطالعات اخیر Piero Baglioni و Rodorico Giorgi نشان داد که استفاده از نانوذرات، روش ساده و موفقی برای مرمت آثار هنری است. مطابق نتایج مطالعات این افراد تا چندی پیش در بیشتر روش‌های مرمت یا حفاظت آثار هنری و مصنوعی از محصولات تجاری استفاده می‌شد که عموماً پلیمرهای سنتزی بودند و برای کاربردهای خاص و ویژه طراحی نشده بودند. استفاده از این پلیمرها در یک محیط کنترل شده برای ترمیم رنگ‌های پوسته پوسته و پودری شده یا چسباندن تکه‌های گچ‌کاری رنگی جدا شده، نتایج رضایت بخشی داده است. ولی در بیشتر این حالات، استفاده از این پلیمرهای سنتزی پس از چند سال اثرات چشمگیری بر روی این آثار به صورت پوسته پوسته و جدا شدن سطوح و تسریع واکنش‌های شیمیایی تخریب کننده آنها، دارد
Baglioni عوامل مهم در مرمت موفقیت‌آمیز این آثار را اینچنین شرح می‌دهد که فرآیند مرمت و بازسازی باید سبب تقویت ساختار متخلخل و استحکام لایه‌های سطحی اثر هنری شود. چند قاعده ساده باید برای تعیین یک روش مناسب مورد توجه قرار گیرد:
۱- عملیات بازسازی باید برگشت‌پذیر باشد به گونه‌ای که هر وقت که بخواهیم بتوانیم به حالت اولیه برگردیم.
۲- باید اطمینان حاصل کرد که مواد شیمیایی به‌کار رفته بیشترین دوام و بی‌اثری شیمیایی را دارند.
۳- مواد شیمیایی به‌کار رفته باید بدون تغییر ترکیب شیمیایی اثر مورد عمل و خواص شیمیایی فیزیکی و مکانیکی آن، فرآیند تخریب را معکوس کنند. یعنی مواد اولیه باید تا حد ممکن با جنس و ماده اثر هنری سازگاری داشته باشند.
نقاشی‌های دیواری مخصوصاً در اروپا اغلب با آهک آبدار و به شیوه آبرنگی درست شده‌اند. تخریب شیمیایی و فیزیکی به وسیله باران، باد، گرد و غبار، مواد آلاینده و عوامل محیطی دیگر باعث ضعیف شدن ساختار متخلخل و لایه‌های سطحی سنگ‌ها یا نقاشی‌های دیواری می‌شود. این امر به واسطه خوردگی شیمیایی پیونددهنده (binder) که معمولاً کربنات کلسیم است و از بین رفتن چسبندگی بین رنگدانه‌ها و بستر نقاشی، ایجاد می‌شود.
روش Ferroni-Dini (شامل دو مرحله: استفاده از محلول اشباع کربنات کلسیم (NH4)2CO3 و سپس عملیات با محلول هیدروکسید باریم Ba(OH)2 ) که به روش باریم نیز معروف است، روشی برای حذف نمک‌های تهدیدکننده نقاشی‌ها و هم زمان تقویت ساختار متخلخل به حساب می‌آید. ولی پودرهای کربنات و هیدروکسید تجاری موجود دارای ابعاد میکرونی بوده و خیلی بزرگتر از حفره‌های موجود در سطح رنگ نقاشی هستند. در نتیجه نمی‌توانند در بستر نقاشی نفوذ کرده و همچنین ممکن است با تشکیل لعاب سفید بر روی سطح، سبب تخریب آثار هنری شوند.
انجام فرآیند فوق با نانوذرات در واقع توسعه روش Ferroni-Dini است. پراکندگی نانوذرات پایدار Ca(OH)2 در حلال‌های غیرآبی بسیاری از عیب‌های پودرهای میکرونی را رفع می‌کند. پراکندگی پایدار هیدروکسید کلسیم در بسیاری از کارگاه‌های مرمت آثار هنری در ایتالیا و اروپا به عنوان مواد ثابت‌کننده برای چسباندن دوباره لایه‌های رنگی جدا شده از سطح، همچنین به عنوان عامل تقویت و استحکام آنها، (به جای پلیمرها) با موفقیت‌آمیز به‌کار رفته است.
عملیات نگهداری مبتنی بر نانوذرات برای حفظ و مرمت درجا ی نقاشی‌های رنگی و آبرنگی در محل‌های باستانی شهر باستانی Maya مورد استفاده قرار گرفته و نتایج بسیار خوبی به همراه داشته است.
هیدروکسیدها و کربنات‌ها جهت نگهداری و بقای کاغذ و چوب نیز به‌کار می‌روند. نانوذرات قلیایی (پراکنده در محلول‌های غیر آبی) تأثیر خوبی در حفظ مواد مبتنی بر سلولز دارند. کاربرد جالب دیگر نانوذرات هیدروکسیدی نقش اسیدزدایی چوب‌های اسیدی کشتی غرق شده معروف Vasa است که حدود ۴۴ سال پیش، پس از ۳۳۳ سال از اعماق دریا بیرون کشیده شد. چوب‌های این کشتی به واسطه تولید بسیار اسید سولفوریک شدیداً اسیدی شده بودند و pH آنها پایین آمده بود. استفاده از نانوذرات هیدروکسید کلسیم و منیزیم در این مورد باعث خنثی شدن اثر اسیدی و در نتیجه محافظت چوب شد.
