Approches chimique et spectroscopique pour le traçagedes conditions de synthèse des verres patrimoniaux

Chemical and spectroscopic approaches for tracingsynthesis conditions of cultural heritage glass

• Auteur / Autrice : Cécile Bretonnet
• Direction : Laurence Galoisy, Sylvie Balcon-berry
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie

Mots clés

Mots clés libres

Vitraux

Patrimoine

Méthodes spectroscopiques

Structure des verres

Conditions de synthèse

Stained glass windows

Cultural Heritage

Spectroscopy

Glass structure

Synthesis conditions

Résumé

La coloration des matériaux constitue une excellente illustration des relations structure - propriété : dans le cas des verres, elle a été de tous temps une des propriétés les plus remarquables et les plus recherchées. En combinant différentes approches chimiques, spectroscopiques et colorimétriques, ce sujet s'attache à montrer l'importance de la spéciation des éléments dans les matériaux vitreux (degré d'oxydation, coordinance, processus non-linéaires liés à des effets de concentration et/ou couplages magnétiques, présence de nanophases) pour obtenir des informations sur les conditions d'élaboration des vitraux à l'époque médiévale. L'utilisation des analyses chimiques non-invasives comme les analyses par faisceaux d'ions (PIGE, PIXE, RBS) à l'aide de New AGLAE - accélérateur Grand Louvre d'analyse élémentaire, du Centre de recherche et de restauration des musées de France (C2RMF) permettra également le traçage de l'origine des matériaux utilisés pour la fabrication de ces verres. Un aspect original de ce sujet, sera l'étude de vitraux du XIIe siècle parmi les plus anciens de France (Cathédrale St Etienne de Châlons-en-Champagne), vitraux déposés et actuellement exposés à la Cité du Vitrail de Troyes. Par ailleurs, une étude comparative de la chimie des vitraux de la France septentrionale (base de données LRMH) permettra d'obtenir des informations sur les sites de production verrières et leur fonctionnement au Moyen Age en France. Une comparaison entre les données chimiques et spectroscopiques permettra, pour les vitraux anciens de la Cathédrale de Châlons-en-Champagne, de déterminer les degrés d'oxydation des éléments de transition responsables de la coloration, pour connaître les conditions de synthèse particulières de ces verres (maîtrise des atmosphères de four, oxydante ou réductrice), montrant l'expertise des maîtres verriers. Le sujet de thèse proposé se situe à l'interface entre Physico-Chimie du Solide et Sciences du Patrimoine, constituant une formation par la recherche particulièrement complète, entre observations en atelier de restauration, mesures sur grands instruments, en laboratoire et sur site et modélisation des propriétés spectroscopiques.

By combining different chemical, spectroscopic and colorimetric approaches, this subject aims to show the importance of the speciation of elements in vitreous materials (degree of oxidation, coordination, non-linear processes linked to concentration effects and/or magnetic couplings, presence of nanophases) to obtain information on the conditions of elaboration of stained glass windows in medieval times. The use of non-invasive chemical analyzes such as ion beam analyzes (AGLAE Grand-Louvre accelerator), will also make it possible to trace the origin of the materials used to manufacture these glasses. An original aspect of this subject will be the study of 12th century stained glass windows among the oldest in France (Cathédrale St Etienne Châlons-en- Champagne), stained glass windows deposited and currently on display at the Cité du Vitrail in Troyes. In addition, a comparative study of the chemistry of stained glass windows in northern France (LRMH database) will allow to obtain information on glass production sites and their operation in the Middle Ages in France. A comparison between the chemical and spectroscopic data, will allow to determine the degrees of oxidation of the transition elements responsible for the coloring, to determine the particular synthesis conditions of these glasses (control of the atmosphere of the furnace, oxidizing or reducing), showing the expertise of master glassmakers. The proposed PhD subject is at the interface between Solid Physico-Chemistry and Cultural Heritage, constituting a particularly complete training through research, observations in restoration workshops, measurements on large facilities, in the laboratory and on site and modeling of spectroscopic properties.