Πώς είναι να ακούει κανείς το φως; Ερευνητές του ΙΤΕ έχουν την δυνατότητα να παρακολουθούν με ακρίβεια διαδικασίες καθαρισμού λέιζερ σε έργα πολιτιστικής κληρονομιάς.
Η χρήση της ακτινοβολίας λέιζερ για τον καθαρισμό αντικειμένων και μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς είναι μια ακριβής και ασφαλής διαδικασία συντήρησης που έχει αντικαταστήσει, σε πολλές περιπτώσεις, τις συμβατικές χημικές ή μηχανικές μεθόδους, συμβάλλοντας σημαντικά στην ανάδειξη της πλούσιας πολιτιστικής μας κληρονομιάς.
Χαρακτηριστική περίπτωση επιτυχούς εφαρμογής της τεχνολογίας αυτής είναι η αφαίρεση περιβαλλοντικών ρύπων από την επιφάνεια των γλυπτών της Ακρόπολης, όπως, για παράδειγμα, η ζωφόρος του Παρθενώνα, η οροφή της πρόστασης στο Ερέχθειο, καθώς και οι περίφημες Καρυάτιδες στο Μουσείο της Ακρόπολης.
Η εξειδικευμένη τεχνογνωσία για την πραγματοποίηση αυτών των ελεγχόμενων παρεμβάσεων εξαιρετικής ακρίβειας αναπτύχθηκε με τη συμβολή ερευνητών του ΙΤΕ από το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ-ΙΤΕ) κατά τα προηγούμενα χρόνια, συνεισφέροντας σε μεγάλο βαθμό στην καθιέρωση των λέιζερ ως αποτελεσματικών εργαλείων συντήρησης έργων πολιτισμού ανεκτίμητης αξίας.
Ο καθαρισμός με λέιζερ βασίζεται στην επιλεκτική φωτοαποδόμηση ενός ανεπιθύμητου στρώματος υλικού, όπως, για παράδειγμα, οι επικαθήμενοι περιβαλλοντικοί ρύποι, με τελικό σκοπό όχι μόνο την προστασία του έργου από εξωτερικούς παράγοντες και τη φθορά του χρόνου αλλά και την ανάδειξη των αυθεντικών λεπτομερειών και χαρακτηριστικών του.
Για να επιτευχθεί στο ακέραιο ο στόχος αυτός, χωρίς την παραμικρή παρέμβαση στην αυθεντική επιφάνεια του έργου, απαιτείται μια εξαιρετικά προσεκτική επιλογή των παραμέτρων τόσο του λέιζερ, όσο και της διαδικασίας ακτινοβόλησης, όπου το εργαστήριο «Φωτονικής για εφαρμογές Πολιτιστικής Κληρονομιάς» (PhoHS-Photonics for Heritage Science) του ΙΗΔΛ-ΙΤΕ έχει μια μακροχρόνια εμπειρία και πρωτοπορία.
Ο καθαρισμός είναι μια επεμβατική μέθοδος συντήρησης και έτσι, εκτός από την προσεκτική επιλογή των παραμέτρων καθαρισμού οι οποίες μπορούν να εξασφαλίσουν την ακρίβεια και τον έλεγχο της επέμβασης, είναι απαραίτητη και η αξιόπιστη και προσεκτική παρακολούθηση της διαδικασίας.
Για τον σκοπό αυτό, η σύγχρονη έρευνα στο χώρο εστιάζεται στην ανάπτυξη αξιόπιστων και αντικειμενικών μεθόδων παρακολούθησης, οι οποίες, σε συνδυασμό με την εμπειρία του συντηρητή, θα οδηγήσουν στο καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.
Πρωτοσέλιδη δημοσίευση
Σε πρόσφατη εργασία τους, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό “Opto-Electronic Advances”, οι ερευνητές του ΙΗΔΛ-ΙΤΕ (Αθανασία Παπανικολάου, Γιώργος Ι. Τσερεβελάκης, Κρυσταλία Μελεσσανάκη, Κώστας Φωτάκης, Γιάννης Ζαχαράκης και Παρασκευή Πουλή) παρουσιάζουν μια καινοτόμο μέθοδο παρακολούθησης υψηλής ακριβείας του καθαρισμού λίθινων επιφανειών με λέιζερ.
Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής, κ. Γιώργος Τσερεβελάκης, εξηγεί στην «Π» πως «η μέθοδος αυτή λειτουργεί ανιχνεύοντας τους υπερήχους που παράγονται κατά την απορρόφηση της ακτινοβολίας λέιζερ από το ανεπιθύμητο στρώμα που αφαιρείται, και έχει αναπτυχθεί από το εργαστήριο «Βιοφωτονικής και Μοριακής Απεικόνισης» (LBMI-Laboratory for Biophotonics and Molecular Imaging) του ΙΗΔΛ-ΙΤΕ.
Αν και το φως έχουμε συνηθίσει να το βλέπουμε και όχι να το ακούμε, στην περίπτωση αυτή η τοπική θέρμανση του υλικού από τον παλμό φωτός οδηγεί σε μια στιγμιαία αύξηση του όγκου του, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται συνθήκες υψηλής πίεσης και, κατά συνέπεια, παραγωγή ακουστικών κυμάτων, τα οποία διαδίδονται στο χώρο και στη συνέχεια καταγράφονται από ειδικούς ανιχνευτές υπερήχων.
Αναλύοντας την καταγραφόμενη κυματομορφή, οι ερευνητές δείξαμε ότι η «χροιά» του υπερήχου μπορεί να αποκαλύψει με ακρίβεια τη χρονική στιγμή κατά την οποία έχει αφαιρεθεί πλήρως το ανεπιθύμητο στρώμα και, συνεπώς, η διαδικασία καθαρισμού θα πρέπει να διακοπεί.
Οι ευαίσθητες αυτές μετρήσεις συνοδεύονται από ταυτόχρονη οπτική παρακολούθηση μέσω κάμερας υψηλής ανάλυσης, συνθέτοντας έτσι ένα πρωτότυπο, αξιόπιστο υβριδικό σύστημα παρακολούθησης διαδικασιών καθαρισμού με λέιζερ σε πραγματικό χρόνο.»
Το σύστημα που αναπτύχθηκε στο ΙΤΕ έχει τη δυνατότητα εύκολης ενσωμάτωσης σε υπάρχοντες σταθμούς εργασίας καθαρισμού, λόγω της ευκολίας στην τεχνική υλοποίησή του, του χαμηλού του κόστους, αλλά κυρίως της υψηλής αποτελεσματικότητάς του όσον αφορά μια μεγάλη ποικιλία αντικειμένων.
Η πρωτότυπη επιστημονική συνεισφορά των ερευνητών του ΙΤΕ αναμένεται να αναβαθμίσει περαιτέρω τις υποδομές για τη διατήρηση και ανάδειξη της πολιτιστικής μας κληρονομιάς, προσφέροντας τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα συντήρησης μέσω του συνδυασμού προηγμένων τεχνικών παρακολούθησης.
Αποδεικνύεται, λοιπόν, πως το άκουσμα του φωτός, αν και φαινομενικά παράδοξο, όχι μόνο δεν είναι αποτέλεσμα «ποιητικής αδείας», αλλά ως παρατηρούμενο φυσικό φαινόμενο παρουσιάζεται αναπάντεχα στο σταυροδρόμι μεταξύ του πολιτισμού και της επιστήμης.
Ο τίτλος της πρωτότυπης δημοσίευσης είναι ο εξής: Papanikolaou A, Tserevelakis G J, Melessanaki K, Fotakis C, Zacharakis G, Pouli P. Development of a hybrid photoacoustic and optical monitoring system for the study of laser ablation processes upon the removal of encrustation from stonework. Opto-Electron Adv 3, 190037 (2020).