Ученые Института Пауля Шеррера в Швейцарии раскрыли структуру средневекового наноматериала, который известен как Zwischgold. Он представляет собой ультратонкую золотую фольгу с серебряной подложкой, которая использовалась в качестве позолоты для скульптур. В статье, опубликованной в журнале Nanoscale, продемонстрировано, что Zwischgold получали с помощью очень трудоемкой для тех времен технологии, а современная реставрация позолоченных таким образом артефактов оказалась затруднительной.

Исследователи изучили микроскопические образцы золотой фольги, взятые со средневекового алтаря и статуй XV века, с помощью синхротронного излучения в ускорительном комплексе SLS (Swiss Light Source) в Швейцарии. Алтарь, который долгое время находился в горной часовне Альп-Лейггерн в швейцарском кантоне Вале, был изготовлен около 1420 года в Южной Германии. Сейчас он содержится в Швейцарском национальном музее. На алтаре имеется рельефное изображение Девы Марии с младенцем, и образец был осторожно извлечен из складки облачения. Два других фрагмента были предоставлены Историческим музеем Базеля.

Zwischgold не является обычным сусальным золотом, а представляет собой фольгу из серебряного и ультратонкого золотого слоя. Этот материал был дешевле, чем чистое сусальное золото. Предыдущие исследования с помощью других методов микроскопии давали только двумерное поперечное сечение материала, а не внутреннюю структуру. Новый метод, называемый птихографической компьютерной томографией, позволяет заглянуть «внутрь» вещества, не повреждая его. Рентгеновские лучи, проходящие сквозь материал, создают на детекторе дифракционную картину, и набор таких картин, сделанных с разных направлений, помогает реконструировать трехмерную модель образца.

Хотя исторических документов с описанием изготовления Zwischgold не сохранилось, ученые, основываясь на полученных изображениях, раскрыли метод получения средневекового наноматериала. Сначала отдельно отливались золотая и серебряная пленки, при этом золотой слой должен был быть намного тоньше серебряного. Затем оба слоя обрабатывались одновременно с помощью специальных инструментов, что требовало высокой квалификации специалистов.

Средняя толщина золотой пленки составляет около 30 нанометров, в то время как сусальное золото, произведенное в тот же период и в том же регионе, имело толщину примерно 140 нанометров. Zwischgold использовался не только для экономии, но и для покрытия специфических элементов изображения, например, мантии. В то же время у этого материала имелся существенный недостаток: серебро может просачиваться через слой золота, вступать в контакт с воздухом и чернеть с образованием сульфатов серебра. Чтобы это предотвратить, использовался лак, состоящий из смолы, клея или других органических веществ, однако за сотни лет защитный слой успевал разрушаться. Кроме того, между поверхностью и металлическим слоем образуется зазор, что может привести к отслаиванию покрытия.

Результаты исследования продемонстрировали, что реставрация артефактов, покрытых Zwischgold, очень сложна, поскольку может привести к повреждению лака, удерживающего золотой слой. Однако специалисты надеются, что в будущем удастся разработать специальный материал, заполняющий зазор и скрепляющий позолоченное покрытие, чтобы специалисты могли очистить поверхность от сульфатов серебра.