1 A24 Encres d’artistes La diffusion Raman de rayons X a été employée pour différencier des encres anciennes à base de carbone employées par les artistes. La méthode fournit des informations sur la nature des liaisons chimiques liant le carbone à d’autres atomes de carbone ou à d’autres éléments chimiques dans de tels systèmes. Les charbons anthropiques (charbon, cokes, suie, etc.), tout comme ceux naturels (charbons, kérogènes dont les schistes bitumineux et gazeux) résultent de processus de carbonisation des précurseurs organiques. Au cours de ces processus, des groupes oxygénés et hydrogénés sont libérés et les produits résultants, appelés « carbonisats » (ou plus communément chars en anglais), deviennent des carbones aromatiques, c’est-à-dire dont les atomes de carbone sont organisés, plus ou moins parfaitement, en plans atomiques avec une structure de cycles hexagonaux, comme c’est le cas de façon idéalement périodique pour le graphite parfait. En fonction de la nature des précurseurs organiques et des conditions de carbonisation, on obtient des organisations multi- échelles très différentes (très éloignées de l’ordre cristallin du graphite) 24 Reflets de la Physique n°63 Intensité normalisée (u.a.) 285,4 288,7 285,4 292,4 288,7 293,6 292,4 297,2 293,6 eV 297,2 eV Intensité normalisée (u.a.) qui constituent une signature des procédés de fabrication [6]. Il a ainsi été possible d’étudier le degré d’aromaticité (la part de carbone engagé dans des composés formant des structures cycliques), les signatures des groupes carboxylates (COO), la présence de carbone lié à des hétéroatomes et la turbostraticité (l’organisation du graphite sous forme de plans imparfaitement parallèles les uns aux autres). La sensibilité de la méthode était suffisamment élevée pour distinguer les pigments de noir de carbone obtenus par combustion ou pyrolyse de gaz ou d’huile d’un charbon de bois (fig. 2). Carbones préhistoriques En paléontologie, la diffusion Raman de rayons X a été employée pour analyser un fragment de peau du fameux mammouth laineux de Liakhov, vieux de 49 000 ans et exposé dans la galerie d’Anatomie comparée et de Paléontologie du Muséum national d’Histoire naturelle de Paris. Ce mammouth, découvert dans le permafrost sibérien en 1908 et offert à la France quatre années plus tard, est le seul spécimen de mammouth sibérien exposé dans un musée occidental. La diffusion Raman de rayons X révèle une Noir de fumée Noir de fumée Charbon Graphite 280 300 320 340 Charbon Graphite Énergie 280 transférée 300(eV) 320 340 Énergie transférée (eV) 2. Études de pigments noirs de carbone. À droite  : la diffusion Raman des rayons X permet de différencier des pigments noirs de carbone difficiles à identifier. À gauche, le carton de Léonard de Vinci, La Vierge, l’Enfant Jésus avec sainte Anne et saint Jean Baptiste, daté environ du milieu du 16 e siècle et conservé à la National Gallery de Londres, est un exemple-type d’œuvre réalisée à partir de pigments noirs de carbone (fusain sur papier). » > conservation exceptionnelle de composés organiques. La caractéristique principale des spectres obtenus (fig. 3) est la présence d’un pic intense et large à 288,7 eV. Ce dernier, de forme asymétrique, est attribué à une superposition de composés carboxyles (COO/COOH) à 288,7 eV, et amides (N–C=O, responsables des liaisons peptidiques formant les protéines) à 288,3 eV. La conservation de matériaux protéiques est également mise en évidence par un épaulement bien perceptible à 287,2 eV, caractéristique des liaisons carbone-soufre de certains acides aminés présents en quantité dans la peau. Le petit pic observé à 285,4 eV, typique des liaisons C=C des carbones aromatiques, indique que les composés carbonés du fragment de peau sont très faiblement aromatisés (fig. 3). Enfin, l’absence de signaux à 290,3 et 300 eV, propres aux carbonates, confirme que la peau du mammouth n’a pas été minéralisée au cours du temps. En fait, malgré les 49 000 ans de la peau du mammouth les spectres obtenus apparaissent très similaires à ceux rapportés pour des tissus modernes (comme des tendons). Ils témoignent de l’incroyable préservation des tissus du mammouth de Liakhov jusqu’à l’échelle atomique.