Raman-spectroscopie kijkt in de potten van Charles Darwin
Britse onderzoekers hebben met succes conserveermiddelen in enkele van de historische specimenpotten van Charles Darwin geanalyseerd zonder de containers te openen.
Een team van leverancier van -wetenschappelijke apparatuur Agilent Technologies en de Britse Science and Technology Facilities Council Central Laser Facility maakten gebruik van een ruimtelijk gecompenseerde Raman-spectroscopie (SORS).
"Tot nu toe betekende het begrijpen van de conserveringsvloeistof in elke pot dat je ze moest openen, wat het risico met zich meebrengt van verdamping, besmetting en het blootstellen van specimens aan milieuschade", zegt Sara Mosca van de Central Laser Facility. "Een SORS-aanpak kan deze waardevolle exemplaren monitoren en verzorgen zonder hun integriteit in gevaar te brengen."
SORS, voor het eerst ontwikkeld in het Rutherford Appleton Laboratory van STFC in 2006, is ontworpen om het beperkte vermogen van conventionele Raman om voorbij oppervlakken te dringen tegen te gaan en meer gegevens te verzamelen over de ondergrondse samenstelling van een monster.
Agilent heeft in 2017 SORS en andere Raman-technologie van STFC overgenomen, als onderdeel van zijn inspanningen om de toepassingen voor Raman-spectroscopie in het algemeen uit te breiden.
In tegenstelling tot een conventionele Raman-terugverstrooiing- gebruikt SORS een fysieke offset tussen het gebied van het monster dat door de laser wordt geëxciteerd en het gebied waaruit een detector informatie verzamelt, volgens de productgegevens van Agilent.
Terwijl directe Raman-detectie zonder deze fysieke offset een spectrum oplevert dat rijk is aan informatie over de bovenste laag, verzamelt een offset-geometrie het detecteerbare Raman-signaal dat in de meeste gebieden wordt gestimuleerd, meestal van onder het monsteroppervlak. Het resultaat is een spectrum afgeleid van ondergrondse moleculen.
"Selectief sonderen wordt bereikt door de offset tussen het detectiegebied en het excitatiegebied te regelen", aldus Agilent. "Hoe groter de offset, hoe verder weg van het oppervlak het ondervraagde gebied."
Raman-spectroscopie voor conservering en collectiebeheer
De conservering van specimens in musea op de lange- termijn is afhankelijk van de chemische stabiliteit van de conserveringsvloeistoffen waarin ze worden bewaard. De samenstellingen van deze vloeistoffen zijn historisch gezien sterk gevarieerd, dus het identificeren en monitoren ervan is essentieel voor de planning van de conservering van specimens.
In een museum- of archiefcontext biedt de SORS-techniek een manier om die materialen te analyseren, terwijl de fluorescentie en Raman-signaalinterferentie van de container zelf effectief worden verminderd. De nieuwe studie, beschreven in ACS Omega, is de eersteter plaatsechemische karakterisatie van historische vloeistoffen met behulp van SORS in een museale setting.
Een reeks van 46 historische exemplaren in het Londense Natural History Museum, waaronder enkele verzameld door Charles Darwin en opgeslagen in verschillende combinaties van ethanol, methanol en formaldehyde, werden onderzocht met behulp van Agilent's Resolve draagbare SORS-apparaat. De geregistreerde spectrale gegevens werden vervolgens vergeleken met een verscheidenheid aan kalibratieoplossingen en voor elke pot vergeleken met de curatoriële gegevens van het museum.
"De methode identificeerde de conserveringsvloeistoffen nauwkeurig in 78,5 procent van de gevallen en toonde gedeeltelijke overeenstemming in nog eens 15 procent, vaak met visueel vergelijkbare of chemisch complexe oplossingen", aldus het project in zijn paper.
"Slechts drie monsters (6,5 procent) waren verkeerd geclassificeerd of niet geclassificeerd. Bovendien maakte de aanpak het mogelijk onderscheid te maken tussen verschillende soorten glazen en/of plastic containers, wat potentiële inzichten opleverde in vloeistof-containerinteracties en historische opslagomstandigheden."
Dit betekent dat SORS niet alleen historische chemicaliën met terugwerkende kracht kan identificeren, maar ook curatoren kan helpen bij het monitoren van chemische veranderingen die in de loop van de tijd hebben plaatsgevonden, waardoor hun inspanningen op het gebied van conservering breder kunnen worden ondersteund.
"Dit werk is de volgende stap in het aantonen van de inzet van het museum om de studie van de natuurlijke historie te transformeren", zegt Wren Montgomery van het Natural History Museum. "Het analyseren van de bewaaromstandigheden van kostbare exemplaren en het begrijpen van de vloeistof waarin ze worden bewaard, zou enorme gevolgen kunnen hebben voor de manier waarop we voor collecties zorgen en ze jarenlang bewaren voor toekomstig onderzoek."
