Dipingere con la ruggine: elettrochimica e titanio

Non è vero che il colore è frutto della riflessione di un unica componente della luce visibile. E se potesse scaturire anche da fenomeni di riflessione?


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Tutto ciò che è capace di regalarci emozioni è profondamente legato alla sensorialità e l’insieme delle percezioni, impresse nella mente, è ciò che ci fornice un ricordo. Sebbene tutti i cinque sensi abbiano un ruolo fondamentale nel creare il nostro vivere la quotidianità, il compito più arduo è quello svolto dall’occhio. Quest’organo sensoriale è quello, che forse tra tutti, è costantemente bersagliato da stimoli.

Parte fondamentale di questo processo è la visione del colore, delle sue sfumature e dei diversi toni; che se dati in mano a persone sapienti possono dare vita ad incredibili opere.

A questo punto potrebbe partire il fantastico flusso esistenziale, su come pittori di tutti i tempi siano stati in grado di imprimere, per mezzo di tinte e vernici, fantastici sprazzi emozionali su tessuti, tele e quant’altro.
Ma non è lo scopo di quest’oggi. (Resta il fatto che se vorresti approfondire con me la mia sensibilità artistica sono pronto ad accettare in dono qualsiasi forma di biglietto museale)

Oggi la mia intenzione principale è quella di stravolgere almeno un po’ la tua concezione di cosa sia il colore partendo dalla nozione classica per arrivare chissà dove…

Newton fu il primo a classificare i diversi colori, costituendo un cerchio  al cui interno è posto il bianco e lungo la circonferenza, ordinatamente disposti, i colori scomposti dal prisma.

Non dovrebbe essere necessario, se ci segui da un po’ di tempo lo abbiamo spiegato più e più volte, ma siamo ancora vicini al Natale per cui ripassiamo anche lo spettro elettromagnetico.

La luce non è altro che la composizione di un’infinità di singole onde con lunghezze d’onda (e di conseguenza frequenze) diverse le une dalle altre. La luce che noi percepiamo visivamente è univocamente quella che possiede una lunghezza d’onda che va dai 400 a  760 miliardesimi di metro.
Facendo attraversare la luce bianca attraverso un prisma, ogni sua componente, a causa delle diversità nella loro lunghezza d’onda, viene deviata in maniera leggermente diversa. È così che vengono messi in evidenza i diversi colori che compongono la luce. Il fatto che l’unione di tutti i colori dia il bianco viene spesso definito mescolanza additiva.

La visione del colore, tralasciando quella che è la fisiologa dell’occhio stesso, dipende allora non altro da quale frequenza viene riflessa da un determinato oggetto.

Per cui una mela rossa è tale poiché assorbendo tutti gli altri colori rifletterà unicamente il color rosso.

Billy, sono abbastanza sicuro, che così è come te l’hanno spiegato fino ad ora.

Aggiungiamo dell’altro. Come reagiresti se ti dicessi che il colore può scaturire da un oggetto anche nel momento in cui vengono riflesse tutte le componenti della luce?

Per spingerti ad andare avanti nella lettura, ti faccio vedere le fantastiche colorazioni che si possono ottenere con quanto appena detto.

Queste opere non sono di un pittore, ma di un ingegnere-scienziato: Pietro Pedeferri.  Le raffigurazioni che vedi non sono impresse su tela o pergamena. Pedeferri “dipinge” tutto ciò su Titanio.

Sarò breve, ma devi concedermi di raccontarti un po’ di storia della scienza, per entrare meglio nel vivo della storia.

Siamo nel diciannovesimo secolo, Maxwell non ha ancora formulato le sue quattro leggi e non si conoscono bene quelli che sono i fenomeni elettrici e magnetici. In Italia Leopoldo Nobili sta invece studiando l’elettrochimica.

Nobili, nonostante sia poco conosciuto, è stato colui che ha dato il via all’elettrofisiologia, sperimentando su rane quali fossero i diversi punti di passaggio degli impulsi nervosi. È stato inoltre inventore del Galvanometro asiatico e termomoltiplicatore, entrambi strumenti ad alta precisione. Il primo per misurare l’intensità della corrente continua ed il secondo per rivelare la radiazione termica.

Tra le altre cose Nobili è stato il padre della metallocromia. Come ben sai, a meno dell’oro e il rame, tutti i metalli presentano un colore argenteo. Nobili, applicando le sue conoscenze nell’elettrochimica, inizia a realizzare riproduzioni colorate su diversi tipi di metalli.

Pedeferri ripete praticamente lo stesso procedimento ma lo applica al titanio. Così facendo, ottiene dei fantastici disegni dai mille colori vividi, che rispetto a quelli ottenuti su altri metalli sono praticamente stabili e non si degradano nel tempo.

Quello che crea questi meravigliosi colori sui diversi metalli è la presenza di alcuni composti chimici (ossidi metallici), generati da alcuni processi elettrochimici. Analogamente alla ruggine per il ferro, questi composti non fanno altro che formare al di sopra della superficie metallica uno strato sottile dello spessore dell’ordine dei nanometri.

Non è di per sé lo strato sottile, come nel caso della ruggine per il ferro, a conferire la colorazione: per i metalli studiati da Nobili e Pedeferri, il colore è unicamente causa dello spessore del film di ossido che si è costituito.

Nel momento in cui dei raggi luminosi colpiscono il metallo, prima di arrivare ad esso, devono attraversare lo strato di ossido che lo ricopre. Lo stesso raggio però nel momento in cui ha colpito la superficie dell’ossido ha subito una parziale riflessione. Anche i raggi che attraversano il film sottile, nel momento in cui colpiscono la superficie del metallo, vengono riflessi.

La situazione finale è data quindi da due raggi, rispettivamente riflessi dal metallo e dal suo ossido, che viaggiano nella stessa direzione che potranno dar vita a fenomeni d’interferenza.

Il raggio riflesso dal metallo inoltre ha compiuto un tragitto maggiore, poiché ha attraversato prima in entrata e poi in uscita l’ossido, rispetto al raggio riflesso direttamente dall’ossido. Così facendo ha però accumulato uno sfasamento, non altro che un ritardo nelle oscillazioni. Ciò fa sì che le due onde non oscillino in fase e i picchi della prima, in linea di principio, non corrispondano a quelli della seconda.

Considerando ora i raggi luminosi come onde sinusoidali, cioè come un intervallarsi di ventri e dune in maniera alternata e regolare, in modo tale che la distanza tra l’inizio di un picco ed una duna sia pari a ∏, ogni qual volta, a causa del ritardo accumulato, ci sarà uno sfasamento pari ad un numero pari di ∏, cioè multipli pari di ∏, allora i picchi delle due onde si troveranno sovrapposti, come anche i ventri. Avverrà una somma delle due onde che provocheranno un aumento dell’ampiezze dei picchi e dei ventri. Se lo sfasamento è pari a multipli dispari, ma interi, di ∏ si parlerà d’interferenza distruttiva, poiché i ventri si sovrapporranno ai picchi.

Per cui tornando al metallo a seconda dello spessore dell’ossido lo sfasamento sarà differente e potranno avvenire differenti fenomeni di interferenza distruttiva, costruttiva o una via di mezzo. L’interferenza non dipenderà naturalmente solo dallo spessore dell’ossido ma anche dalla lunghezza d’onda dei raggi incidenti.

Come già detto lo spettro della luce visibile è composto da un insieme di onde con lunghezza d’onda differenti, per cui illuminando la superficie che stiamo considerando, le componenti daranno vita a fenomeni d’interferenza completamenti diversi.

Le onde che daranno interferenza distruttiva scompariranno e non saranno visibili al nostro occhio mentre quelli che daranno interferenza costruttiva conferiranno il colore della parte che stiamo guardando.

Questo è effettivamente il metodo grazie al quale, senza tinte vernici e quant’altro un oggetto riesca ad avere un colore determinato nonostante rifletta tutte le componenti della luce.

Variando per cui su alcune superfici metalliche lo spessore dell’ossido si potranno dipingere fantastiche composizioni:

Ars longa, vita brevis.


Risultati immagini per titanio pedeferriLa trattazione svolta fino ad ora è parziale e tralascia molti punti che invece sarebbero dovuti essere approfonditi.

Non ti ho voluto tediare più di tanto Billy, ma se volessi approfondire in generale la Titaniocromia, la fisica e i processi termodinamici che stanno al suo interno ti lascio qui diversi spunti:

L’articolo nasce dopo la lettura di Titaniocromia ed altre cose di Pietro Pedeferri, un libro che ripercorre la storia della nascita della titaniocromia passando da aneddoti della vita dell’autore stesso e storie antecedenti alla sua nascita. Il libro è più un romanzo che un libro scientifico, per cui  alla portata di tutti.

Pubblicato da Davide Loiacono

Prodotto tenace commissionato (con amore) in Calabria. Vive di passioni e la curiosità è la sua unica vera musa! Studente Polimi di cose strane per capriccio del caso o voglia del suo Dio.

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