Voor het beste blauw moesten schilders diep in de buidel tasten. Het pigment ultramarijn was in de zeventiende eeuw kostbaarder dan goud. Een nieuwe studie toont aan dat je met röntgenstraling kunt achterhalen hoe het is gemaakt.

De befaamde blauwe kleur van ultramarijn komt van het mineraal lazuriet, hoofdbestanddeel van de edelsteen lapis lazuli. Ambachtslieden gebruikten bewer­ke­lijke extractiemethodes om lazuriet te isoleren van andere mineralen in lapis lazuli en op die manier het diepst mogelijke blauw te verkrijgen. Sommige historische recepten voor de bereiding van het pigment schrijven voor om de steen te verhitten alvorens hem tot een poeder te malen en lazuriet te onttrekken.

Er bestond nog geen methode om te achterhalen of het ultramarijn dat kunstenaars in hun schilderijen gebruikten daadwerkelijk kwam van verhitte lapis lazuli. Een nieuwe studie door een team van Nederlandse en Franse onderzoekers, onlangs gepubliceerd in Science Advances, verandert dat. Katrien Keune, head of science van het Rijksmuseum, leidt het onderzoek en legt uit wat er zo bijzonder is aan de nieuwe bevindingen. ‘We hebben voor het eerst een marker gevonden in het pigment die aangeeft of de steen waaruit het gewonnen werd is verhit of niet.’

Absorptiespectra

De marker is het element zwavel. Lazuriet heeft een kooistructuur en de kleur van het mineraal hangt af van het soort zwavelradicalen dat in die kooien gevangen zit. Vooral radicalen met drie zwavelatomen zouden het lazuriet zijn blauwe kleur geven. Om de zwavel te bestuderen, gebruikte het onderzoeksteam XANES (X-ray absorption near edge structure), een geavanceerde röntgentechniek die je kunt uitvoeren bij de European Synchrotron Radiation Facility, een deeltjesversneller in Grenoble.

Je verhoogt de energie van de röntgenstraling met kleine stapjes. Bij een bepaalde energie absorbeert het sample plots een groot deel van de röntgenstraling. Die absorptie-energie verschilt per element. Aan de hand van de specifieke energieniveaus met een sterke absorptie, kunnen onderzoekers bepalen welke elementen in het sample zitten. Door kleine details van de absorptiespectra te bestuderen, kunnen zij ook nog het type zwavelverbindingen in de lazurietkristallen bepalen. Zo kun je uitzoeken uit hoeveel atomen de verbindingen bestaan en met welke andere elementen de zwavel chemische bindingen heeft.

De metingen aan door het onderzoeksteam gezuiverd lazuriet lieten zien dat het type zwavelverbinding binnen de kooistructuur afhing van de temperatuur waarmee de steen werd verhit. Ook bleek de blauwe kleur van de steen intenser te worden bij verhitting. Bovendien was het bij sterk verhitte lapis lazuli makkelijker om lazuriet te scheiden van de andere mineralen met de traditionele extractiemethode.

Ook bij minuscule verfsamples van daadwerkelijke oude meesters kon het onderzoeksteam met XANES kenmerkende absorptiespectra onderscheiden die wijzen op verhitting van lapis lazuli. Via die samples kun je dus eeuwen terug in de tijd kijken naar de manier waarop het gebruikte pigment tot stand kwam.

Type degradatie

De nieuwe kennis over ultramarijn is niet alleen interessant vanuit kunsthistorisch perspectief. Het pigment kan namelijk vatbaar zijn voor degradatie, de zogenoemde ultramarijnziekte, die het blauwe uiterlijk aan het verfoppervlak aantast. Het is goed mogelijk dat de bereidingswijze van het pigment de vatbaarheid voor dit type degradatie beïnvloedt. Keune: ‘Ik verbaas me er soms nog steeds over hoeveel je over historische materialen en processen te weten kunt komen door heel gedetailleerd naar de huidige chemische samenstelling te kijken. Het is uniek dat een schilderij ons nog steeds dit soort informatie kan geven.’