Projects

L’étude de l’armement médiéval constitue une fenêtre d’analyse de choix pour documenter la circulation des aciers, des techniques ainsi que la complexité et l’étendue des marchés européens. Si les approches matérielles interdisciplinaires menées sur les objets ont déjà montré leur efficacité pour enrichir ces réflexions historiques, leur mise en oeuvre par les sciences archéologiques nécessite souvent la réalisation de prélèvements, rarement autorisés dans le cas de pièces muséales. Afin d’y remédier, ce projet propose une approche méthodologique inédite couplant les analyses structurales (répliques métallographiques, DRX sous rayonnement synchrotron) et de compositions (quantification du carbone et du phosphore par LIBS et dosage de la composition en trace des inclusions non métallique par LA-ICP-MS) peu ou non-invasive sur un lot de pièces d’armures choisies, dans le but d’évaluer de manière représentative la nature et l’origine des fournitures de métal à l’échelle de chaque objet. Les données recueillies participeront à l’élaboration d’un référentiel étendu sur les alliages ferreux employés dans le domaine de l’armement médiéval qui permettra d’éclairer les gestes techniques et les procédés de fabrication, de cibler les provenances des matériaux et la qualité de la mise en oeuvre, et ouvriront la voie à des études interdisciplinaires de grande envergure dans ce domaine.

Certaines collections dont les momies émettent continuellement des composés organiques volatils (COV) parfois incompatibles avec leur conservation ou celle d’autres objets. Alors qu’aujourd’hui il n’existe pas de solutions efficaces pour remédier à ces problèmes de pollutions dans les vitrines de musées, COBRA a pour objectif de concevoir un nouveau type d’adsorbant patrimonial à base de matériaux hybrides poreux de type Metal Organic Frameworks (MOFs). Notre stratégie consistera à sélectionner deux ou trois MOFs avec des propriétés d’adsorption complémentaires de façon à permettre la capture des COV majoritairement émis dans les vitrines de momies. Si nous avons déjà identifié des MOFs adsorbant sélectivement un ou plusieurs COV émis par des momies conservées en vitrine dans les conditions d’humidité ambiante, leurs performances pour la capture des COV n’ont jamais été testées dans les conditions réelles de l’application (conditions hors équilibre dans une vitrine de musée avec une émission continue d’un large spectre de COV). Notre objectif sera donc de valider cette sélection de MOFs afin de mettre en forme un adsorbant dont les performances seront testées dans les conditions réelles de l’application, c’est-à-dire dans des vitrines de momies des musées du Louvre et des Confluences. Les MOFs sélectionnés seront associés à un biopolymère afin de concevoir des adsorbants sous forme de films ou de tablettes de petites tailles et de coûts moindres qui pourront être directement placés dans une vitrine. Si, dans ce projet, nous envisageons de développer un adsorbant efficace et robuste pour un type de collection et un espace d’exposition spécifique (momies et vitrines), COBRA pourrait avoir une portée beaucoup plus vaste puisque ce type d’adsorbant pourrait s’appliquer à d’autres sites et collections patrimoniales.

La contamination saline des matériaux poreux est l’un des principaux facteurs de dégradation des bâtiments exposés à l’environnement naturel mais aussi de nombreux objets patrimoniaux. De nombreux objets archéologiques sorties d’enfouissement présentent une surface fragile, voire soluble dans un milieu aqueux, rendant impossible leur dessalement par bain ou compresse. Le projet DEGEL propose d’explorer la solution alternative d’un dessalement par gel. Il s’agit de développer une nouvelle application et formulation à base des bio-polymères d’agar-agar ou de gomme xanthane en optimisant leur microstructure à des fins de dessalement. Ce nouveau procédé permettra de capturer des sels solubles par l’apport d’une quantité d’eau contrôlée à la surface de l’objet, respectant ainsi les surfaces les plus délicates. Sans danger pour l’utilisateur, ces gels s’inscrivent dans une démarche éco-responsable. Pour cette recherche, l’interdisciplinarité est de rigueur, via un dialogue permanent entre scientifiques, restaurateurs et conservateurs. DEGEL répond à une urgence de restauration tout en décortiquant les mécanismes liant porosité, rhéologie et propriétés de transfert.

L’anomalie d’oxygène-17 (Δ17O) dans les minéraux carbonatés est un traceur émergent, susceptible d’offrir des informations précieuses sur les paléo-environnements, les mécanismes de bio-calcification et l’histoire géologique le la Terre. La mesure précise de Δ17O dans ces carbonates par spectrométrie de masse pose de sérieux problèmes analytiques, mais les progrès récents de méthodes spectroscopiques comme la VCOFCRDS (« V-shaped Cavity Optical Feedbak – Cavity Ring-Down Spectroscopy ») permettent aujourd’hui de contourner ces problèmes. C’est pourquoi la Plateforme Analytique Géosciences Paris-Saclay (PANOPLY) se dotera en 2023 d’un instrument VCOF-CRDS unique au monde, capable de mesurer Δ17 dans le CO2 et les carbonates avec une précision <10 ppm, une simplicité et une rapidité inégalées. Le succès de cette entreprise repose sur le transfert d’un savoir-faire technique des physiciens aux géochimistes et sur l’adaptation des procédures existantes pour tenir compte des exigences de l’analyse géochimique. C’est pourquoi nous proposons de recruter pour 18 mois un(e) post-doctorant(e) ayant toute l’expérience spectroscopique requise pour accompagner l’installation de la VCOF-CRDS à PANOPLY. Ce(tte) postdoctorant(e) sera étroitement associé(e) aux premières applications géochimiques et paléoenvironnementales de la VCOF-CRDS, qui porteront sur la caractérisation du fractionnement 17O/16O à l’équilibre entre eau et calcite, sur l’étude des déséquilibres isotopiques dans les bio-carbonates, sur les reconstructions paléo-climatiques à partir de spéléothèmes, et sur l’évolution de la composition isotopique des océans à l’échelle du Phanérozoïque. Par ce projet, les équipes franciliennes se doteront rapidement du savoir-faire spécifique à la spectroscopie, qui est clairement appelée à jouer un rôle crucial pour la géochimie analytique dans les années à venir.

EXTRAAAAAA vise l’acquisition d’un équipement permettant l’extraction automatisée, reproductible, efficace et rapide de biomarqueurs moléculaires des matrices géologiques, archéologiques et biologiques dans lesquels ils sont préservés. Cet équipement facilitera et fiabilisera la préparation d’échantillons en amont du plateau technique d’analyses des biomarqueurs moléculaires du LSCE, intégré dans PANOPLY et RéGEF. Il sera ainsi possible d’accélérer la préparation de grandes séries d’échantillons et d’améliorer les rendements d’extraction afin de garantir des quantités suffisantes pour des analyses spécifiques (datation par radiocarbone de composés individuels, certification des structures par RMN).

Le projet DATAGLACE a pour objectif l’acquisition d’un spectromètre de masse de rapport isotopique pour analyser la composition isotopique et élémentaire du dioxygène, du diazote et de l’argon dans l’air atmosphérique et plus particulièrement dans l’air atmosphérique piégé dans la glace ainsi que la construction et l’interfaçage d’un nouveau système d’introduction des échantillons pour réduire la facture énergétique et environnementale des analyses. Il ambitionne de renouveler mais aussi d’accroître les capacités et les performances analytiques dans le domaine de la datation des carottes de glace en Ile-de-France sur la seule plateforme de ce type en France et l’une des rares à l’échelle mondiale permettant la datation des carottes de glace tropicale en plus de celles forées dans les régions polaires. Ce projet permettra aussi de nouvelles collaborations en Ile de France via le développement de plusieurs études structurantes avec un caractère innovant comme par exemple la datation des micrométéorites, l’étude des pillows lavas conservées dans une calotte non polaire et la documentation de l’évolution environnementale et climatique en parallèle à l’évolution de l’espèce humaine au cours du Quaternaire. Ce projet rassemble cinq laboratoires membres du DIM PAMIR ainsi que l’IGE avec qui le LSCE collabore étroitement via la plateforme analytique PANDA pour l’analyse des carottes de glace. Ce spectromètre et le système d’introduction associé, installés au LSCE, seront opérés par un technicien supérieur ayant une expertise reconnue dans le domaine. En plus des co-porteurs du projet (GEOPS, HNHP, IMPMC, IJCLab, LGP, IGE), cet équipement, inscrit dans la plateforme analytique PANOPLY, sera ouvert à d’autres applications sur le mode de la collaboration ou du service dans le temps disponible.

Les méthodes chromatographiques couplées à la spectrométrie de masse permettent d’analyser en une seule manipulation des mélanges complexes. Cependant, les composants (protéines, colorants, triacylglycérols, …) contenus dans les objets du patrimoine sont difficilement analysables à l’état natif par chromatographie en phase gazeuse (GC) puisque cette méthode oblige à une modification des produits avant analyse. La chromatographie en phase liquide est une solution alternative avantageuse à la GC car elle présente une préparation d’échantillon simplifiée, se limitant souvent à la dissolution des analytes. Elle est donc moins sujette aux pertes de produits durant les nombreuses étapes avant analyse par chromatographie. Ainsi, l’instrument que nous souhaitons acquérir est un couplage de la micro-chromatographie liquide ultra haute performance (μCLUHP) à un spectromètre de masse haute sensibilité de type triple quadripolaire (TQ). L’aspect microsystème et la très haute sensibilité du spectromètre pallieront la problématique de la destruction de l’échantillon puisque la masse d’échantillon nécessaire à l’analyse sera bien plus faible que dans les conditions de séparation classiques. Le spectromètre de masse TQ quant à lui fonctionne en différents modes. Il est capable d’étudier de façon non ciblée des familles de molécules qui présentent des groupements organiques communs, en modes dits « détection d’ions fragments communs » ou « perte de neutre ». Mais il peut également être utilisé en mode MRM (« Multiple Reaction Monitoring ») hautement spécifique et sensible lors d’études quantitatives sur les composés organiques constitutifs du patrimoine culturel, ainsi que sur les composés apportés au cours de la vie des objets (pollutions, vieillissement), comme lors des interventions post création (adultérations, restaurations).

L’atelier (https://moltranspaint.sciencesconf.org/) abordera l’importante question des transformations moléculaires dans la peinture à l’huile. Les chercheurs ont récemment découvert de nombreuses voies chimiques pouvant entraîner des modifications dans les matériaux de peinture (par exemple cristallisation de complexes de coordination, ou de phases inorganiques non originales), aux effets potentiellement dévastateurs pour les œuvres. La compréhension de ces réactions et équilibres chimiques complexes constitue une étape fondamentale cruciale pour soutenir la préservation des œuvres peintes, et un sujet d’intérêt scientifique majeur aujourd’hui pour les champs de recherche des sciences du patrimoine, de la conservation-restauration, et de l’histoire de l’art. Afin d’atteindre cet objectif, il est indispensable de développer de nouveaux outils analytiques et d’ouvrir la question à de nouveaux regards méthodologiques. Par ailleurs, il est important de confronter la seule vision physico-chimique de ce phénomène à sa manifestation tangible pour les acteurs « directs » en conservation et en restauration, afin de réconcilier des approches fondamentales et pratiques de la préservation du patrimoine, allant de la chimie à l’histoire de l’art. Le workshop mettra ainsi en particulier l’accent sur des approches innovantes afin de sonder les œuvres d’art à multi-échelle, au sein du laboratoire ou directement des salles des musées. La rencontre sera accueillie au Collège néerlandais de la Cité Internationale Universitaire de Paris, soutenant ainsi encore plus l’initiation de ce partenariat fort entre la région Ile-de-France, le premier musée des Pays-Bas (Rijksmuseum), et des groupes universitaires néerlandais experts dans l’étude de la chimie des œuvres peintes (Institut Van’t Hoff, UvA). Le workshop sera structuré autour de conférences invitées, données par des spécialistes internationaux, possédant des expertises analytiques/méthodologiques complémentaires, permettant collectivement d’atteindre une meilleure vision de la problématique des transformations moléculaires en jeu dans les systèmes composites [liants organiques + matériaux colorants organiques et/ou inorganiques]. Un temps conséquent sera réservé à la discussion, permettant de soutenir le développement d’une communauté de recherche dynamique. Enfin, une conférence satellite à destination du grand public sera donnée en marge du workshop. Elle visera à mettre en lumière les dernières avancées dans la compréhension de la dégradation des peintures historiques, ainsi que les solutions proposées pour leur conservation, leur restauration.

Cette université d’été se propose d’explorer certains pans de l’histoire de l’art pictural sous l’angle de la technologie. L’exhaustivité sur le plan tant chronologique que technique n’étant pas envisageable, nous proposons de nous concentrer sur des points clés de la peinture tels que : le dessin et la production de multiples, la préparation des toiles et la peinture à l’huile ou encore la couleur et ses modes de fabrication. Chaque point sera développé au travers d’une école artistique par des conférences et des ateliers pratiques. Douze étudiants, inscrits en master 2, envisageant un doctorat ou en cours de doctorat en histoire de l’art ou en sciences du patrimoine participeront à l’université d’été « Techniques picturales (1400-1900). Celle-ci se propose d’offrir aux participants les bases d’une étude technologique en peinture et de les expérimenter lors d’ateliers.

La plateforme Transatlantic Cultures dispose depuis son lancement en 2020 d’un mécanisme de préservation à long terme des données qu’elle produit (articles, métadonnées, bibliographie). Dans l’objectif de maintenir un accès aux résultats des recherches menées dans le cadre du projet, même si celui-ci devait s’arrêter, la majorité des données sont automatiquement versées dans la plateforme Nakala, mise à disposition par la TGIR Huma-Num. Le service Nakala a fait l’objet d’une mise à jour majeure en 2021 et permet désormais de décrire plus finement et plus efficacement les données. L’objectif du stage est de revoir le mécanisme actuel de versement automatique des données de TRACS vers Nakala pour profiter de ces dernières avancées de Nakala et pour améliorer l’accessibilité des données de la recherche. En parallèle de cette refonte, le stagiaire aura également pour charge d’étendre le versement automatique à d’autres données, relatives, entre autres, aux auteurs des recherches menées dans le projet et aux sources utilisées. Il aura enfin pour charge de systématiser les liens entre les données du projet (textes, images, sons, vidéos, outils de visualisation) et les sources de données extérieures utilisées par le projet dans l’optique de préserver autant que possible le contexte de production des travaux de la plateforme TRACS. Le stagiaire aura donc l’occasion de se perfectionner dans le domaine du web sémantique et du web des données. Il aura ainsi à l’issue du stage une bonne connaissance des normes internationales de description des données et aura acquis les compétences nécessaires à leur mise en œuvre et à leur archivage.

L’objectif de ce stage est l’évaluation des performances d’inhibiteurs innovants grâce à la caractérisation par voies électrochimique et physico-chimique qui conduit à une meilleure compréhension des mécanismes de protection de métaux du patrimoine corrodés. L’étude sera basée sur deux types d’échantillons : (i) coupons de Cu vieillis artificiellement (vieillissement en bain chimique) pour simuler une couche atmosphérique ; (ii) coupons corrodés de cuivre de toiture (~100 ans). Les traitements abordés sont : (i) solutions à base de carboxylates ; (ii) sol-gel dopés en carboxylates ; (iii) cire et BTA afin de comparer avec des traitements déjà appliqués dans le domaine. L’épaisseur des couches rend les conditions d’analyses complexes aussi il est important d’optimiser par voie électrochimique les paramètres de travail pour les méthodes ciblées: (i) tracé de courbes de polarisation pour déterminer les conditions de passivation et de réduction des composés oxydés présents ; (ii) spectroscopie d’impédance pour le comportement électrochimique en dynamique des systèmes. Les échantillons seront ensuite caractérisés en surface et sur coupe transversale afin de comprendre les interactions couches/traitements (échelle micro : μraman, MEB-EDS). L’objectif est d’affiner la compréhension des mécanismes de la protection dans un premier temps en laboratoire, pour à terme l’adapter à une utilisation de terrain (cellule in-situ) dans un projet à suivre.

Le projet L2PAF, qui fédère les acteurs en datation archéomagnétique en Ile-de-France (IPGP, LAMS et LSCE), vise à améliorer la préparation au laboratoire des prélèvements archéomagnétiques sur structures de combustion en place. Ces études permettront principalement d’étendre l’application de l’archéomagnétisme au Néolithique et aux âges des Métaux en Europe et sur les autres continents. Dans ces contextes archéologiques, les blocs de l’ordre de 1 dm3 prélevés sur le terrain sont le plus souvent fragiles et ils doivent être débités en échantillons cubiques de 8 cm3 pour les analyses au laboratoire de détermination de l’archéodirection et de l’archéointensité du champ géomagnétique. Nous souhaitons donc acquérir un ensemble de préparation qui permettra une première induration sous-vide des prélèvements de terrain, suivie d’un découpage par scie circulaire sur table et d’une labellisation précise par gravure. Pour l’analyse par chauffes à haute température des échantillons plus petits que la taille standard ou plus fragiles, des containers en quartz sont nécessaires. Enfin, ces échantillons seront stockés de façon durable sur rayonnages dédiés. Ce matériel de préparation, d’analyse et de stockage sera installé au LSCE, principalement utilisé au retour de campagnes d’échantillonnage et restera accessible à d’autres membres de la communauté du DIM Matériaux anciens et patrimoniaux.

L’acquisition d’un granulomètre à diffraction laser dernière génération équipé de deux unités de dispersion en voie liquide permettant d’analyser la distribution en taille des particules organiques et inorganiques composant des échantillons de nature variée (sols, sédiments, aérosols…) permettra de répondre de façon précise et adaptée aux exigences et attentes de plusieurs communautés scientifiques du DIM Matériaux anciens et patrimoniaux s’intéressant à la compréhension d’un certains nombres de processus et de mécanismes dans les domaines des géosciences, des sciences de l’environnement et des sciences humaines. Le granulomètre visé permettra de répondre à des problématiques fondamentales telles que la reconstruction de paléo-environnements ou de contextes paléo-climatiques, en s’intéressant plus particulièrement aux relations « Homme-Climat » sur différentes échelles de temps. L’instrument et les unités de dispersion associées permettront de réaliser des analyses optimisées et reproductibles de grandes séries d’échantillons aux quantités de matériel non limitées (quelques grammes) et de micro-quantités (quelques mg). L’acquisition de cet instrument est complémentaire des techniques de caractérisation minéralogique (microscopie électronique et de force atomique, microspectroscopie FTIR, diffractomètre à rayons X…) et d’analyses géochimiques élémentaires ou isotopiques plus spécifiques (XRF, MC-ICP-MS…) dont dispose la plateforme analytique PANOPLY de l’Université Paris-Saclay.

Le projet ANIMAS représente l’intérêt des scientifiques franciliens travaillant à des reconstructions paléo-environnementales/paléo-climatiques à partir des propriétés magnétiques des sédiments pour l’acquisition d’un instrument moderne donnant accès à l’identification et la quantification des effets pédogénétiques dans les sols ainsi qu’à l’orientation préférentielle des minéraux magnétiques dans les sédiments sous l’action de forces hydrodynamiques présentes lors du dépôt. Cet instrument de dernière génération sera unique en France et permettra en effet de définir rapidement et avec précision la dépendance en fréquence (selon trois fréquences différentes) de la susceptibilité magnétique qui renseigne sur la présence et la quantité de grains magnétiques de petite taille formés notamment dans les sols par pédogénèse. L’automatisation de la rotation de l’échantillon selon trois positions différentes donnera également accès au tenseur d’anisotropie et livrera une représentation en 3D de la fabrique magnétique de l’échantillon. L’ellipsoïde obtenu est en effet défini en forme (aplatie, allongée, triaxiale…) et en direction (par ses trois axes principaux). Les partenaires de ce projet travaillent sur les reconstructions paléoenvironnementales telles que celles de la variabilité spatio-temporelle des courants océaniques profonds, de la pédogénèse (formation de sol) et des facteurs contrôlant son développement (ex. précipitation), des décharges terrigènes fluviatiles aux abords des deltas ; du transport atmosphérique des particules éoliennes, de la déformation post-dépôt des sites préhistoriques… De nombreux autres projets scientifiques sont à même de bénéficier de telles données : la reconstruction et l’orientation des flux magmatiques lors de la mise en place des laves ou des dikes ; de la porosité connectée en 3D ; du tenseur de déformation dans les roches sédimentaires ; la détermination du processus de dépôt et vérification de la qualité du dépôt sédimentaire.

IPANEMA souhaite développer une base de données et son interface, dans le cadre du projet NOIRoeS (Nouveaux outils interdisciplinaires pour la restauration des oeuvres de Pierre Soulages _ EUR Humanité Création et Patrimoine 2020_2023, CY Cergy Paris Université) porté par Pauline Hélou_de La Grandière, visant à recenser et organiser des informations techniques, historiques et de conservation des oeuvres de Pierre Soulages. L’aspect novateur de ce projet de base de données réside dans la prise en compte des aspects liés aux altérations et aux restaurations, ce qui n’a jamais été implémenté à notre connaissance dans les bases de données sur les oeuvres d’art jusqu’ici. Les bases conceptuelles du projet, en termes tant de structure que de représentation, ont été posées dans le cadre du stage de M2 intitulé « Base NOIRoeS ». Ce travail a permis d’aboutir à une première version de la structure de la base de données à construire. Ce même travail va se conclure par le développement d’un pilote portant sur un seul des champs de la base de données : l’histoire sociogéographique de chaque oeuvre. Le projet MIB_NOIRoeS vise à poursuivre ces premiers développements, étendre le pilote susmentionné au traitement de l’ensemble de la typologie visée par le projet NOIRoeS. Ce travail s’inspirera notamment des protocoles développés dans le cadre de la TEI (Text encoding initiative), et en particulier en exploitant la partie du modèle de la TEI permettant la représentation des supports de textes dans leur multitude de formes. Dans un second temps, le projet visera à concevoir et implémenter les outils de représentation de ces données pour en permettre l’exploitation dans le contexte de la conservation/restauration. Une partie importante de ce développement consistera à proposer une méthodologie robuste pour articuler les parties publiques et privées du système de données : il s’agit d’abord de pouvoir, à tout moment, tracer la source des informations stockées dans le système de données, pour pouvoir en démontrer la portée de diffusion. Ensuite, une solution technologique appropriée doit permettre à la fois le recoupement et la compartimentation des données pour garantir le bon niveau de diffusion pour chaque typologie de donnée.

Certaines techniques utilisées par les communautés du patrimoine, comme la tomographie ou la cartographie de diffraction, produisent des très grandes quantités de données, qui sont difficiles à gérer avec des moyens conventionnels abordables par les plus parts des groupes d’utilisateurs. Afin d’éviter le transport de ces données vers l’extérieur par réseau ou support amovible, nous proposons dans le projet CAIMAN de fournir un service de traitement de données « prêt-à-traiter », i.e. d’accès facile, convivial, et sans installation particulière de la part des utilisateurs. Il s’agira en particulier d’équiper la ligne PUMA, particulièrement demandée par la communauté du patrimoine, avec une machine de traitement de données axée vers le calcul sur GPU (par exemple pour la reconstruction de volumes tomographiques), ainsi qu’une machine centralisée à haute performance permettant l’accès et le traitement de données par « cahier » (Notebook), ainsi qu’à travers des environnements graphiques à la demande et à distance. Cette machine centralisée sera accessible depuis l’ensemble des lignes de lumière à travers des navigateurs Internet, et sera ouverte aux utilisateurs depuis l’extérieur afin de traiter les données massives indépendamment de leurs équipements informatiques. Enfin, il s’agit aussi de mettre à niveau le serveur d’acquisition de la ligne PUMA pour permettre une accélération conséquente dans le flux de mesures sur la ligne PUMA, pour que cette partie de l’équipement ne devienne pas le facteur limitant dans l’exploitation de cet instrument de mesure.

L’objectif du projet RIOCAS est d’accroître les capacités et les performances analytiques de la dendro-isotopie en Ile-de-France. Il consiste en l’acquisition d’un spectromètre de masse de rapport isotopique (IRMS) couplé à un analyseur élémentaire Haute température (TC/EA) pour analyser la composition isotopique de l’oxygène, du carbone, de l’azote et du soufre (_18O, _13C, _15N et _34S) dans la cellulose, le bois et d’autres matières organiques végétales. Les partenaires du projet, issus de 7 laboratoires de recherche franciliens et d’un bureau d’études, prévoient d’utiliser le TC/EA – IRMS dans plusieurs chantiers d’envergure. Entre autres projets, ils envisagent de réaliser une reconstitution dendro-isotopique du climat médiéval en Ile-de-France et d’évaluer le potentiel de la dendro- anthracologie en paléoclimatologie, à partir des bois calcinés de Notre-Dame de Paris. Ils mettront également à profit les gains de productivité et de fiabilité offerts par ce nouvel équipement, pour explorer le potentiel de l’approche isotopique en paléobotanique et palynologie. Les bases de données qui en découleront, seront ouvertes à la communauté scientifique pour des applications pluridisciplinaires. Enfin, ce nouvel équipement permettra des développements novateurs ouvrant vers de nouvelles thématiques dans le domaine environnemental.

Avec la croissance économique des XIIe-XIIIe s., les objets du quotidien en alliage à base de cuivre se diffusent progressivement dans toute l’Europe sous la forme d’accessoires du vêtement, de vaisselles de table et de cuisine. Ce projet propose de les examiner sous l’angle de leur matérialité, à travers une double lecture : celle de la composition des alliages (en lien avec leur statut, leur diffusion, leur représentation sociale, les modes de consommation et les choix des artisans) et celle des marqueurs que constituent les éléments traces et ultratraces. Son objectif est de comprendre, d’une part, les contraintes guidant le choix des compositions d’alliages dans les ateliers (axe 1) et, d’autre part, d’identifier les différents circuits d’approvisionnements en matières premières, qu’il s’agisse de cuivre neuf ou d’alliages recyclés, ces derniers constituant une part importante des métaux utilisés dans les ateliers (axe 2). Pour la période médiévale, les connaissances actuelles sur l’exploitation des mines de cuivre sont trop partielles pour envisager de relier la matière des objets aux gisements et de dresser une carte de provenance. L’ambition de ce deuxième axe innovant est de contourner ce verrou méthodologique en mettant en évidence des aires de diffusion et de circulation du cuivre plutôt que des provenances situées (les mines), et ce en identifiant des éléments traces et ultratraces discriminants. Une attention particulière sera portée à l’intensité du recyclage, et à la vie des objets d’un point de vue anthropologique, révélant les différents moyens de récupération et de réutilisation du métal dans les ateliers. Ces approches s’accompagnent d’une réflexion méthodologique transversale (axe 3) sur la façon de croiser les données des différents champs disciplinaires (archéologie, archéométrie, histoire). Cette réflexion a pour ambition de pouvoir être appliquée à d’autres contextes chrono-culturels pour lesquels le croisement de sources est possible et pertinent.

Le projet POLIMO (axe principal DIM : Analyses en toute sécurité) s’intègre dans la dynamique d’amélioration de notre compréhension de la formation et dégradation des roches carbonatées. Ces processus font quasi systématiquement intervenir des êtres vivants, avec des mécanismes qui se déroulent à l’échelle cellulaire. Les conditions de formation d’un carbonate sont en général déduites de sa composition géochimique. Néanmoins, ces informations reconstituées (e.g. pH, température de précipitation, parfois vitesse de précipitation) ne disent rien des mécanismes biologiques impliqués lors de la précipitation elle-même. Pour découvrir ces mécanismes biologiques, l’idéal serait de pouvoir observer le carbonate et simultanément la cellule qui le forme, à une échelle micrométrique. Malheureusement, l’observation cellulaire nécessite de faire des préparations chimiques et des découpes qui dissolvent le carbonate, ou l’abiment. Alternativement, l’observation de carbonates à fine échelle nécessite des préparations qui arrachent ou brûlent les tissus organiques. Suite à des travaux préliminaires prometteurs, nous proposons de développer une nouvelle méthode de préparation permettant d’observer une cellule en train de former ou de dissoudre un carbonate. Il s’agit à la fois d’adapter les protocoles de fixation de la cellule pour protéger le carbonate, puis d’employer la technique de polissage ionique cryoréfrigérée après une optimisation de la préparation de l’échantillon. Le succès de cette préparation donnera accès à des observations inédites des processus intracellulaires. Nous proposons d’observer les mécanismes de concentration ionique qui mènent à la formation d’une phase minérale par NanoSIMS. Les modalités de transport d’éléments, par vésicules, seront visibles par MEB-FEG. Enfin, l’utilisation de l’ablation laser nous permettra de déterminer la nature chimique des phases, supposées amorphes, qui initient la précipitation.

La tomographie est de plus en plus utilisée pour visualiser en 3D la structure interne des céramiques anciennes et ainsi contribuer à la reconstruction de leurs chaînes opératoires de fabrication. Elle se fonde sur l’existence d’un lien direct entre le type d’action mis en œuvre sur la matière argileuse et l’organisation spatiale des pores et des inclusions qu’elle contient, cependant, pour que cette approche constitue une véritable rupture méthodologique, une systématisation des protocoles de segmentation et de traitement des données s’avère indispensable. Cette systématisation implique une caractérisation rigoureuse des matières premières argileuses employées pour le montage des récipients car celles-ci réagissent de façon extrêmement variée aux déformations plastiques causées par les gestes de façonnage, un même geste technique pouvant donner lieu à des configurations différentes selon le type de matériau employé. C’est cette variabilité que ce projet postdoctoral se propose d’explorer par l’analyse intégrée d’assemblages céramiques du Néolithique ancien Rubané associant étude exhaustive des macrotraces techniques en surface et en section, caractérisation des microfabriques en lame mince et acquisitions microtomographiques. Couplée à l’élaboration d’un référentiel expérimental gestes/matériaux et au traitement quantitatif des données (IA), cette approche multi-scalaire inédite constitue un jalon essentiel pour l’application des techniques d’imagerie 3D à la restitution des traditions céramiques anciennes. La variabilité des territoires d’exploitation, de traitement des pâtes céramiques et des pratiques de façonnage des premières communautés néolithiques d’Europe continentale se révèle tout à fait pertinente pour tester et développer cette approche.

L’histoire du fer, un des marqueurs principaux du passé africain, est encore aujourd’hui mal connue, tant aux échelles locale que régionale, à cause du faible nombre de datations et de la dépendance au radiocarbone. La mise en œuvre de l’archéomagnétisme est très rare, alors que cette méthode permet de pallier l’imprécision des dates 14C aux périodes de plateau sur la courbe de calibration comme aux 4 derniers siècles. L’objectif du stage est de préciser la chronologie du site de Tchogma 1, daté entre la fin du XVe et le début du XXe siècle ap. J.-C., dans la région de Bassar au Togo grâce à la datation archéomagnétique de 8 bas-fourneaux prélevés en octobre 2021. Les bas-fourneaux appartiennent à deux traditions techniques (avec ou sans écoulement de scories), possiblement exercées par deux populations d’artisans différentes. La datation archéomagnétique visera particulièrement à déterminer les relations chronologiques entre les deux traditions techniques. Le stage se déroulera dans le cadre du programme TIMA « Time of Iron Metallurgy in Africa » (projet MITI 2021- 2022), porté par G. Hervé en collaboration avec C. Robion-Brunner (CFEE), E. Delqué-Kolic (LSCE-LMC14) et S. Leroy (IRAMAT-LAPA). L’étudiant découvrira la plupart des méthodes archéomagnétiques de laboratoire, depuis la préparation des échantillons à partir des prélèvements in situ jusqu’à l’acquisition des archéodirections et archéointensités du champ géomagnétique. Il devra aussi caractériser la minéralogie ferromagnétique par l’acquisition de courbes thermomagnétiques, d’hystérésis et FORCs. Enfin, l’étudiant intègrera ses résultats de datation dans le contexte archéologique régional.

Dans le cadre de la protection des métaux du patrimoine, la recherche de solutions efficaces et durables pour lutter contre la corrosion atmosphérique, en extérieur ou en contexte muséal, est un enjeu de première importance. Une approche étudiée dans ce projet se base sur un dépôt en profondeur dans les couches poreuses de produits de corrosion (CPC) de composés organiques complexant hydrophobes grâce à l’encapsulation. En effet, les inhibiteurs de corrosion doivent respecter des critères d’esthétique et de réversibilité, tout en étant peu coûteux, simples d’application et non toxiques. L’encapsulation sera mise en œuvre à l’aide d’émulsions multiples utilisés comme réservoir de carboxylates, et qui se déstabilisent par abaissement de pH ou réduction de la force ionique. Le principe est d’encapsuler du décanoate de sodium dans le cœur aqueux des émulsions, d’infiltrer les émulsions (à base d’une huile biocompatible, le Miglyol®812) dans la couche poreuse et de déstabiliser les émulsions au contact des CPC pour relarguer le décanoate de sodium. L’objectif attendu est une meilleure compréhension des mécanismes d’encapsulation dans les émulsions et une quantification du relargage du décanoate de sodium et de ses échelles de temps après dialyse de l’émulsion vis-à-vis d’une solution aqueuse d’osmolarité contrôlée. Une fois les paramètres optimisés, les expériences seront conduites sur des CPC d’objets archéologiques ferreux.

Le projet consiste à acheter un micromanipulateur sous microscope équipé d’un grand nombre d’outils, qui permettent de prélever des échantillons de très petite taille (microns) et de les manipuler en vue d’effectuer des expériences de caractérisations en laboratoire (IPANEMA par exemple) ou sur les lignes de rayonnement synchrotron (DIFFABS, PSICHÉ, autres lignes de SOLEIL). Les objets peuvent être aspirés, marqués (positionnement de marqueurs spécifiques autour de l’objet pour le repérer), déplacés avec une pointe, prélevés sous une couche protectrice,… et ce en toute sécurité.

Le projet vise à doter la plateforme d’analyse structurale et élémentaire macro-faisceau (100_m) du LAPA d’un détecteur de rayons X de nouvelle génération dit à comptage de photon afin de remplacer un équipement arrivant en fin de vie. La rapidité d’acquisition des images de diffraction, liée à un rapport signal sur bruit multiplié au moins par 3 par rapport au scanner de plaques images photosensibles, ainsi que la possibilité de l’interfacer à un ordinateur, en font un équipement de haute performance pour l’analyse structurale du matériel archéologique et du patrimoine. De plus, il permettra l’acquisition d’un grand nombre de clichés de diffraction sur des temps très courts pour des études statistiques par exemple.

Le projet MeV a pour objectif l’acquisition d’un magnétomètre à échantillon vibrant travaillant dans la gamme de 77 K à 950 K pour des champs magnétiques jusqu’à 2 T. Il s’agit d’un instrument révolutionnaire dans sa rapidité d’exécution et unique quant à ses capacités d’analyses de la minéralogie magnétique et de ses caractéristiques physico-chimiques. Il sera le seul appareil de ce type en France. L’acquisition avec cet instrument de courbes d’hysteresis simples ou multiples, de rémanence à très haute résolution et ceci à différentes températures, pour des échantillons en poudre ou en petits morceaux, permettra de caractériser les minéraux magnétiques présents dans les échantillons (oxydes, hydroxydes, sulfures de fer), leur taille, leur concentration et leurs éventuelles interactions. Il est primordial de définir chacun de ces paramètres car ils modulent différemment le signal magnétique global mesuré. Les analyses physico-minéralogiques de la fraction magnétique de produits archéologiques apporteront des éléments clés pour déterminer l’origine et la stabilité temporelle de leur aimantation depuis la fabrication du produit (brique, four, poterie) ainsi que sur sa potentielle stabilité pendant les longues expériences de laboratoire visant à reconstruire l’intensité passée du champ magnétique terrestre et l’utiliser en tant qu’outil de datation. La caractérisation des minéraux magnétiques est également nécessaire pour préciser l’origine des structures archéologiques repérées sur le terrain et pour distinguer certains usages: structures de chauffe (fours, briques), activités de paléométallurgie du fer, stabulation, etc. Elle permettra en outre d’identifier les processus de pédogenèse étroitement liés à l’histoire et l’évolution des sols, éléments clés pour la compréhension de la taphonomie des vestiges et des sites archéologiques.

La préservation des matériaux archéologiques et patrimoniaux nécessite une bonne connaissance de leur altération. L’acquisition d’une chromatographie ionique dernière génération permettra de mieux cerner les processus de recristallisation sur les surfaces minérales en réalisant des mesures de cations majeurs (Ca, Mg, Na, K et Sr) sur des petits volumes de fluides, tout en améliorant la précision d’un facteur 5 à 10 et permettra de répondre à de nouvelles questions scientifiques. En effet plusieurs sujets d’études, en cours ou en projet au sein des 3 laboratoires du plateau de Saclay impliqués, ont en commun de s’intéresser à l’interaction eau/roche et notamment dans les grottes autour de problématiques environnementales ou archéologiques : 1) Influence de la chimie des eaux pariétales dans divers processus susceptibles de dégrader les peintures, comme les vermiculations ou l’évolution d’un voile calcique ; 2) Composition chimique des inclusions fluides et participation de celles-ci aux modifications chimiques des eaux percolant sur les parois ornées, mais aussi leur importance comme témoins du passé et leur capacité à enregistrer les conditions paléo-environnementales notamment dans les spéléothèmes ; 3) Compréhension des processus de précipitation/dissolution de carbonates dans les sédiments ayant des applications dans la préservation des archives climatiques pouvant être adaptés au patrimoine du bâti historique ; 4) Suivi des pollutions industrielles historiques à travers les spéléothèmes et les eaux souterraines comme archives dans les carrières en contexte de sous-sols urbains.

L’observation de l’anatomie et de de la composition physico-chimique des fossiles, vestiges matériels de systèmes vivants des temps anciens, est un outil précieux pour de la compréhension de l’origine de la vie et de l’évolution de la biosphère. Les modifications physico-chimiques opérant dès la mort des organismes et qui se poursuivent pendant l’enfouissement génèrent une conservation très variable des morphologies et rendent souvent limitée l’observation de caractéristiques anatomiques en lumière visible. La paléontologie a bénéficié d’un certain nombre d’approches analytiques permettant de mieux visualiser des détails peu ou pas du tout visibles à l’oeil nu. La tomographie à rayons X a révolutionné l’étude des fossiles préservés en 3D, permettant d’accéder à leur anatomie interne. Néanmoins ces approches de scans tridimensionnels n’est pas (ou très difficilement) applicable aux spécimens qui ont été fortement aplatis lors de la fossilisation, et qui représentent une grande part des fossiles, et en particulier ceux préservant des tissus mous. Pour certains fossiles plats, notamment les vertébrés, la luminescence sous UV (ou « photographie UV ») est très utilisée comme un outil qualitatif permettant d’exacerber des contrastes morphologiques. L’objectif du projet CONTRAST vise à regrouper et à optimiser les instruments d’imagerie spectrale UV-visible-proche infrarouge existant au laboratoire IPANEMA pour permettre l’analyse, en imagerie de luminescence quantitative à de multiples échelles spatiales, des collections naturelles dans l’actuel et le registre fossile. Les développements instrumentaux proposés dans le cadre de cette demande sont inspirés par les besoins analytiques des communautés de la paléontologie et des paléo-environnements pour des applications en systématique et paléoécologie et se prolongent vers celles dont les recherches reposent sur l’étude de systèmes actuels et leur évolution.

Le projet DLab SHS souhaite proposer aux chercheurs, et notamment aux partenaires du réseau DIM, une offre de services et un accompagnement à propos de la collecte, du stockage, de la description, de la diffusion et de l’archivage des données. Le projet DLab SHS a pour but d’intervenir sur les verrous institutionnels, techniques et humains qui entravent le « travail de la donnée », en particulier dans les projets en SHS. DLab SHS souhaiterait bénéficier d’une solide base d’équipements (imprimante 3D, NAS, scanner 3D, casque de réalité virtuelle, etc.) pour permettre aux chercheurs de se positionner au coeur de la gestion des données de la recherche. La culture des données et les principes FAIR structureront la démarche du projet DLab SHS qui se propose d’intervenir de trois manières différentes : la formation, l’accompagnement personnalisé de projets, la mise à disposition d’outils.

Les laboratoires LSCE, AASPE et GEOPS se rejoignent pour acquérir un système de pesée automatisée pour les mesures 14C. La géochronologie 14C nécessite d’associer de nombreuses mesures de matériaux de référence à chaque datation d’un échantillon inconnu. Aussi, 40% des mesures réalisées le sont sur ces matériaux. Leur pesée avec une précision de l’ordre de 5 à 7-8%, pour des masses allant de 0.5 à 5.5 mg dans des contenants divers, occupe de une à deux heures du planning quotidien des personnes intervenant dans le processus de traitement et de mesure des échantillons. Par ailleurs, l’étape de graphitisation nécessaire avant la mesure des « gros » échantillons sur la source solide, nécessite de peser 3 ou 5mg de fer, le catalyseur, avec une précision de 5%, ce qui représente un poids supplémentaire dans le planning de la journée. Cet ensemble de pesée, EPATANT, permettra de normaliser les pesées, de les rendre indépendantes de l’opérateur et possiblement d’en augmenter le nombre et/ou la gamme. Par ailleurs le temps libéré par cette acquisition sera reporté sur d’autres étapes du traitement (examen visuel et traitement mécanique sous loupe binoculaire, davantage de présence en chimie, mise en place de nouveaux protocoles, augmentation du nombre de mesures, etc.). Tous ces éléments concourent à une assurance accrue de la qualité des mesures 14C, notamment pour celles réalisées sur de très petits échantillons. Cet ensemble de pesée composé d’une balance, d’une unité de pesage, de têtes de pesée spécifique à chaque matériau de référence, permet largement d’atteindre les précisions requises. Il sera localisé au LSCE et sera disponible pour les trois groupes de datation 14C. Cet équipement viendra compléter les deux autres instruments, ECHoMICADAS et AGE3, déjà acquis en commun par ce consortium et dédiés à la mesure 14C.

Le CO2, sous-produit de l’industrie, peut être valorisé comme solvant lorsqu’il est porté à température (> 31°C) et pression (> 74 bar) telles qu’il devient un fluide supercritique dont les propriétés physico-chimiques permettent de développer des méthodes de séparation chromatographique particulièrement efficace que ce soit pour la séparation d’isomères de position ou de stéréo-isomères (chiralité). Le CO2 étant totalement apolaire (équivalent à l’hexane), sa polarité est modulée par des solvants polaires agrosourcés et peu toxiques, comme l’éthanol. Les méthodes SFC peuvent s’adapter à des échantillons solubles dans tous les solvants (hexane, dichlorométhane, éthanol …) sauf l’eau et permet donc l’analyse de molécules dans une gamme de polarité large et une gamme de masse allant typiquement de 100 à 3000 Da. La technique SFC peut-être interfacée avec un spectromètre de masse tandem haute résolution (HRMS/MS) qui permet d’accéder aux mesures de masse exacte et donc de formule brute et à des méthodes de fragmentation permettant d’apporter des informations structurales pertinentes sur des centaines de molécules analysés pouvant être séparées et détectés en une analyse. De plus, l’ICSN a développé des outils « big data » pour traiter les données MS/MS avec classification en réseau moléculaire (https://metgem.github.io/) des données acquises et recherche automatisée dans des banques de données spectrales. Ce type d’approche est encore sous-utilisé dans le domaine des matériaux anciens et du patrimoine. Les domaines d’application potentielles sont larges allant de l’analyse de la matière peu soluble et non volatile (résines, polymères par exemple) en complément des approches GC-MS déjà accessibles au sein du DIM Matériaux anciens et patrimoniaux que de mélanges complexes apolaires (huiles et résidus alimentaires, par exemple) ou polaires (pigments par exemple). Ces domaines ne sont pas exclusifs.

L’acquisition d’un diffractomètre de rayons X équipé d’un module de micro_diffraction permettra de répondre de façon précise et adaptée aux exigences et attentes de plusieurs communautés scientifiques s’intéressant aux sciences de l’environnement, biologie, archéologie, géologie ou sciences humaines. Le diffractomètre de rayons X visé doit permettre de répondre à des problématiques fondamentales et appliquées telles que la compréhension des processus d’altérations et de préservation des matériaux patrimoniaux et au sein des différents compartiments de la zone critique (e.g., sols, sédiments), l’étude de bio_minéraux et leur croissance, la compréhension des processus diagénétiques, la reconstruction de paléoenvironnements (e.g., état d’aridité des sols), ou encore l’étude des liens entre matières premières et objets archéologiques (e.g., sources et voies de commerce). L’instrument permettra de réaliser des analyses optimisées et reproductibles sur de grandes séries d’échantillons (passeur automatique) et sur des quantités de matériels très limitées (quelques mg à quelques centaines de _g) ou des zones d’objets spatialement contraintes de quelques dizaines de _m grâce au module de micro_diffraction. L’acquisition de cet instrument s’inscrit en parfait complément des techniques de caractérisation minéralogique non_destructrices dont dispose la plateforme PANOPLY (microscopies électronique et de force atomique, microspectroscopie FTIR, etc.) et en amont de techniques géochimiques plus spécifiques (par ex LA_ICP_MS_HR).

La méthode de datation 40Ar/39Ar est une méthode de référence pour l’obtention de données chronologiques robustes et précises pour des enregistrements géologiques contenant des matériaux magmatiques primaires ou remaniés sur toute l’histoire de notre planète. Elle est devenue centrale pour préciser le contexte chronologique des schémas évolutifs de la lignée humaine en Afrique de l’Est depuis le Miocène et plus récemment sur le Pléistocène d’Europe occidentale. Utilisée conjointement avec des méthodes paléodosimétriques comme l’ESR ou l’ESR-U/Th, appliquées respectivement à la datation de niveaux fluviatiles et de dents de grands mammifères dans le cadre de nombreuses collaborations entre le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) et l’UMR 7194 HNHP (Histoire naturelle de l’Homme Préhistorique, MNHN), elle a permis l’établissement de modèles géochronologiques robustes pour les sites archéologiques étudiés. Ce savoir-faire mis au service des équipes travaillant sur ces thématiques, incluant notamment les principaux laboratoires d’île de France, nationaux et internationaux, (LGP, Arscan, CEPAM, École française de Rome…) doit être à la fois pérennisé et évoluer vers des âges plus précis. Cela passe par une remise à niveau complète de l’ensemble électronique de l’un de nos spectromètres de masse. Les progrès faits en électronique ces 20 dernières années (âge du spectromètre concerné par la jouvence) ont amélioré la stabilité des appareils et en conséquence la justesse et la précision des datations. Nous souhaitons acquérir une solution offrant une stabilité optimale des conditions de mesure car celle-ci a un fort impact sur les précisions des datations.

La spectroscopie Auger en sonde localisée (nano-Auger) est une méthode d’analyse chimique des matériaux permettant d’accéder à des zones d’analyses de taille deca-nanométrique. C’est l’une des seules techniques disposant d’une telle résolution spatiale. Cependant, elle reste encore très peu répandue sur le territoire national et européen. De récentes études en collaboration entre l’ILV et le NIMBE/LAPA (D. Neff) ont démontré la faisabilité de telles analyses sur des échantillons métalliques ou présentant une interface verre/métal issus d’objets patrimoniaux ou d’échantillons industriels. Elles ont également mis en avant l’apport considérable de cette technique pour la compréhension approfondie des mécanismes d’altération associés, qui s’avère nécessaire pour les différentes actions en lien avec la préservation de ces objets. Dans le contexte patrimonial, l’Auger se présente comme une méthode d’analyse très prometteuse pour l’analyse de systèmes hétérogènes complexes, le défi consiste à l’appliquer notamment aux pigments (A.-S. Le Hô, C2RMF) et aux verres (A. Verney-Carron, LISA), peu ou pas conducteurs. Le projet ANALOGY a donc pour objectif d’étendre les capacités de l’équipement existant en assurant la continuité d’un système d’émission aux performances (brillance, focalisation et stabilité du faisceau d’analyse) répondant aux exigences du nouveau logiciel donnant accès à une nouvelle fonctionnalité d’analyse consistant en l’acquisition de cartographies spectrales. Ces dernières permettront de s’abstraire des effets de topographie, d’étudier localement les environnements chimiques et les aspects quantitatifs, ce qui ne peut être réalisé à partir des cartographies d’intensité actuelles. Bien que très présent et performant dans les thématiques « classiques » de métallurgie/corrosion, l’analyse nano-Auger apportera un nouveau regard sur les problématiques issues du contexte patrimonial. C’est un outil puissant pour répondre aux importants besoins de caractérisation chimique localisée de la communauté. Cette amélioration des capacités de l‘équipement représente une réelle avancée métrologique, rendue possible par des évolutions technologiques récentes, bien adaptées aux contraintes de manipulation des objets patrimoniaux.

La compréhension de la circulation des matériaux et objets aux périodes anciennes reposent essentiellement sur les études de provenance, et plus indirectement, en archéométrie, sur la comparaison des empreintes chimiques entre sources potentielles et objets. Pour le cas des métaux ferreux, des travaux approfondis ont montré que les approches méthodologiques incluant l’application d’outils statistiques courants étaient insuffisantes pour une interprétation fine des données de provenance. De plus, les connaissances disponibles qui interviennent dans la description des réseaux d’échange des matériaux anciens sont multiples et de natures très variées, mais leur mise en cohérence est difficile car les méthodes statistiques classiques ne permettent pas de les interroger de façon intégrée. La mise en place de nouveaux modèles capables d’intégrer la complexité des jeux de données utilisés est alors d’un intérêt crucial. Le projet ModFer vise à développer un formalisme statistique inédit reposant sur des simulations de processus physiques et des tirages Monte-Carlo capables de déterminer de manière fiable les probabilités d’appariements d’origine des objets et des sites anciens. Plus globalement ModFer posera les bases d’un modèle de restitution des voies de circulation pour les matériaux ferreux dans un cadre systémique. Le projet repose sur des référentiels de données interdisciplinaires actuellement les plus importants dans le domaine de la métallurgie du fer. D’un point de vue historique, il s’appuie sur l’application bien documentée des échanges économiques et technologiques du fer au sein de l’empire khmer (Cambodge) entre le IXe et le XVe siècles.

Le projet Tianjin Time Machine est un projet interdisciplinaire en anthropologie sociale, histoire contemporaine, géomatique et sciences de l’information et de la communication. Il se donne pour but de créer une plateforme permettant de réaliser une visite virtuelle sonore immersive de l’ancienne concession française de la municipalité de Tianjin, à partir des édifices bâtis par le Crédit Foncier d’Extrême-Orient dans cette concession. La municipalité de Tianjin, aujourd’hui riche de plus de 15 millions d’habitants entend devenir la troisième métropole du pays et incarner la modernité chinoise. Véritable lieu stratégique international dès la fin la seconde guerre de l’opium (1856-1860), la ville devint « port de traité » et ouvrit progressivement son territoire à neuf concessions étrangères : anglaise, française, américaine, allemande, japonaise, russe, italienne, autrichienne et belge. L’histoire de ces concessions ainsi que leur héritage architectural participent actuellement pleinement de la (re)construction de l’identité de Tianjin. Les processus de modernisation de la ville s’accélérant à partir des années 2000 ont mis en tension les logiques de rénovations urbaines avec celles de la préservation d’un riche patrimoine architectural et de sa mise en tourisme. Le projet vise à faire revivre des lieux de l’ancienne concession française (certains patrimonialisés, d’autres disparus) afin de creuser les questions soulevées par l’articulation de ces tensions. À partir des archives méconnues du Crédit Foncier d’Extrême-Orient, il s’agira de regrouper des sources diverses (iconographiques, textuelles, sonores), pour offrir une visite virtuelle immersive sur une plateforme en ligne mettant à disposition des collections de médias, en intégrant les dimensions spatio-temporelles et la numérisation 3D d’un bâtiment prestigieux.

Le site paléontologique d’Angeac-Charente a livré de nombreux restes fossiles témoins d’une flore et d’une faune très diversifiées du Crétacé inférieur (140 Millions d’années). Les premières études concernant la mise en place du gisement suggèrent que les argiles fossilifères se sont déposées rapidement, lors d’un évènement catastrophique de crue, préservant un instantané de cet écosystème ancien. Cette taphonomie particulière, associée à une préservation exceptionnelle, offre l’opportunité d’étudier comment s’intégraient cette flore et cette faune au sein de l’environnement de la région d’Angeac-Charente, il y a 140 millions d’années. En effet, la présence de plusieurs espèces de dinosaures herbivores, parmi lesquelles un sauropode gigantesque, mais également de dinosaures carnivores, d’un troupeau d’ornithomimosaures, et de manière générale la grande diversité de vertébrés (dinosaures non-aviens, crocodiles, tortues, mammifères, oiseaux, amphibiens, lépidosauriens, ptérosaures, poissons osseux, requins) et leur abondance, interrogent sur le fonctionnement et la dynamique trophique d’un tel écosystème. Le projet PACé tentera de répondre à cette question en caractérisant, d’une part, le paléoclimat et le paléoenvironnement, et d’autre part, le réseau trophique afin de comprendre comment interagissaient les organismes de cette faune et de cette flore au sein d’un écosystème cohérent. Pour ce faire, le projet s’appuiera principalement sur les analyses de compositions isotopiques stables du carbone (13C/12C), de l’oxygène (18O/16O), du soufre (34S/32S), du calcium (44Ca/42Ca) et du strontium radiogénique (87Sr/86Sr) enregistrées dans les tissus osseux des vertébrés ainsi que dans les végétaux fossilisés du gisement d’Angeac-Charente.

La spectrométrie de masse par accélérateur de particules (SMA) est une technique d’analyse permettant la datation par le carbone 14 de matériaux contenant du carbone sous forme organique. L’avènement des spectromètres de masse par accélérateur dans les années 90 a permis une avancée très importante par rapport à la datation conventionnelle en réduisant la quantité de carbone nécessaire d’un facteur 100. En rendant possible la datation d’échantillons de 1 mg de carbone, la SMA a permis, par exemple, de reconsidérer l’ancienneté de l’art pariétal en datant les dessins et peintures de la grotte Chauvet. Néanmoins, pour d’autres objets archéologiques ou oeuvres d’art, la datation par SMA reste inenvisageable en raison de la faible teneur en carbone des matériaux qui les constituent. Pouvoir dater de tels matériaux ouvrirait de nouvelles possibilités de détermination de chronologie ou de détection de faux, qui jusqu’à présent auraient nécessité une prise échantillon trop importante mettant en danger l’intégrité des oeuvres. En 2017, le DIM MAP a soutenu le projet PatriC14 proposant d’apporter une solution innovante pour réduire encore la taille des échantillons. Ce dispositif est maintenant installé sur le SMA ARTEMIS du Laboratoire de Mesure du Carbone 14 (LMC14/LSCE) et sera opérationnel en fin d’année. Le(la) post-doctorat(e) cofinancé(e) aura la charge de développer les protocoles expérimentaux pour dater des matériaux encore peu ou pas datés par la méthode du carbone 14. Trois problématiques qui s’inscrivent dans des projets de recherche sur la provenance des matériaux, la diffusion des techniques et les matériaux utilisés par les artistes ont été retenues : - La datation d’objets ferreux pour lesquels le LMC14 et le LAPA possèdent une compétence quasi unique en Europe voire dans le monde - La datation de pigments carbonatés, nouvelle application récemment développée au LMC14 qui a constitué une première mondiale en 2018 - La datation des stucs qui a notre connaissance n’ont jamais été encore datés de façon directe absolue et fait l’objet d’une collaboration entre le LMC14, le C2RMF et le musée du Louvre.

Le projet PRESERV (axe principal DIM : Fossiles et témoins de vie ancienne) s’intègre dans une thématique émergente visant à comprendre l’évolution des relations biochrome/couleur/vision dans le monde vivant. Il se concentre sur le clade Gastropoda qui, en associant une extraordinaire diversité de couleur chez les coquilles actuelles et une abondance de biochromes résiduels chez les coquilles fossiles, offre une opportunité tout à fait unique d’étudier l‘évolution de leurs biochromes au cours du temps. Des travaux initiés par notre équipe permettent de montrer une préservation inattendue des biochromes à l’échelle moléculaire. Partant de ces premiers résultats en cours de publication, le projet PRESERV a pour but de caractériser la trajectoire évolutive des colorants porphyriniques chez les Vetigastropoda post-Paléozoïques à travers deux axes principaux : caractériser l’interaction entre biochromes porphyriniques et la matrice coquillère, qui a permis leur conservation exceptionnelle sur plus de 150 millions d’années, en développant un couplage original d’approches d’analyse chimique séparatives avec de l’imagerie spectrale UV visible. Le second axe vise à définir la variabilité intra et interspécifique des structures moléculaires des biochromes à partir d’un large corpus de spécimens actuels et fossiles du clade Vetigastropoda, afin d’en évaluer leur potentiel comme marqueur phylogénétique (facteurs intrinsèques). Les avancées majeures attendues seront la constitution d’une première cartographie des trajectoires actuels/fossiles des composés porphyriniques et l’établissement d’une première chronologie d’apparition des différentes porphyrines identifiées chez les Vetigastropoda.

Le développement de la thématique matériaux anciens à l’ENS Paris-Saclay entraîne une importance accrue portée à l’étude de larges jeux de données d’imagerie spectrale (laboratoire PPSM) et d’imagerie 3D (PPSM, LMT) pour cette thématique. Il s’agira de prendre en compte les nouvelles capacités d’étude des données à partir de leur segmentation mais également par l’analyse statistique des images et la modélisation en éléments finis qui sont des spécificités de l’activité de l’ENS et de ses interactions avec d’autres équipes franciliennes sur la thématique matériaux anciens, notamment concernant des matériaux d’artiste, des artefacts métalliques, des matériaux de la construction, ou des biomatériaux archéologiques ou paléontologiques (fibres, os, cuticules).

Ce projet vise à doter IPANEMA d’une infrastructure réseau active assurant des débits de 10 Gb/s en mettant en oeuvre des commutateurs réseau (switch) 10GbE. Cet équipement facilitera la distribution de données entre les postes de production (liés aux équipements de mesure), de stockage (stockage centralisé au niveau de la salle serveur du laboratoire) ainsi qu’aux postes de traitement des données (qu’il s’agisse de serveurs de calculs centralisés ou des stations de travail disponibles au laboratoire). Ce projet vise également à consolider les capacités de traitement du laboratoire pour les données 3D, en particulier concernant la reconstruction tomographique et l’exploitation des données en volume (issues des reconstructions). Pour cela, ce projet soutient l’acquisition de deux stations de travail optimisées pour l’exploitation de données 3D, stations qui seront mises à la disposition des agents et utilisateurs du laboratoire.

L’expansion et l’intensification de l’agriculture durant le XXe siècle sont à l’origine d’une accélération des transferts de sédiments et de nutriments vers les hydrosystèmes, pouvant conduire à la dégradation physico-chimique des plans d’eau, comme dans le bassin de la Loire. L’absence d’analyses physico-chimiques et de mesures hydrosédimentaires sur de longues périodes constitue un verrou majeur pour estimer les tendances d’érosion des sols et de production phytoplanctonique. L’étude des sédiments accumulés en milieu aquatique constitue l’un des outils permettant de lever ce verrou. Ce stage combinera les outils isotopiques et moléculaires afin d’identifier et quantifier les sources de matière organique (MO) dans des sédiments déposés au cours des 100 dernières années en contexte d’agriculture intensive dans le bassin versant de l’étang de Brosse (Indre-et-Loire). Des carottes sédimentaires y ont été collectées et datées. Les analyses globales déjà effectuées seront utilisées en complément des marqueurs moléculaires, permettant d’affiner l’étude des sources de la MO. Afin d’optimiser l’identification des sources, des échantillons seront prélevés sur les versants (différents usages des sols) et sur l’étang (plancton) et analysés à l’échelle globale et moléculaire. Un modèle de mélange basé sur ces données sera développé pour quantifier et reconstruire l’évolution temporelle des sources de MO. La synthèse des analyses effectuées sur les carottes sera comparée à des données historiques (ex. recensements agricoles).

Une fonderie royale a été récemment découverte à Angkor, capitale du royaume khmer entre le IXe et le XVe. Depuis 2016, dans le cadre du projet LANGAU, elle fait l’objet d’une étude pluridisciplinaire visant à restituer les processus techniques du travail du cuivre et de ses alliages. Plusieurs campagnes de fouilles ont mis au jour un riche mobilier métallurgique, dont notamment une série de barres enfer qui avaient un rôle de support pour des fours de fonderie. Cet assemblage mobilier inédit offre une opportunité unique pour reconstituer le fonctionnement de ces structures, mais aussi pour caractériser le fer consommé par le souverain et sa cour. Le stage appliquera à ce corpus de barres en fer une approche intégrée combinant étude de technologie et de provenance. L’étudiant devra d’abord compléter leur caractérisation typo-morphologique. Il fera ensuite l’étude métallographique de 15 prélèvements afin de proposer une classification des différentes qualités de métal. Il mènera en outre l’étude de la composition chimique et statistique des inclusions de scories afin d’identifier leurs signatures chimiques. Cette approche aidera à caractériser les techniques de mise en forme et à remonter à des informations de provenance et d’approvisionnement du métal. Les résultats, restitués dans la diachronie, seront finalement enrichis par croisement avec les données structurées du projet IRANGKOR, traitant de l’organisation de la fabrication et de la circulation des objets ferreux consommés au sein du royaume khmer.

Ce projet de master porte sur l’étude de textiles minéralisés à l’aide de la tomographie à rayons X aux échelles micro et nanométriques. Partant de données déjà collectées sur source synchrotron sur des corpus de textiles de laine exceptionnellement préservés datant de l’âge de fer, minéralisés au contact d’objets à base de cuivre et retrouvés en France et aux Pays-Bas dans des contextes funéraires, le.la stagiaire acquerra les connaissances nécessaires à la segmentation de ces jeux de données pour mieux en comprendre les mécanismes de formation. Il.Elle intégrera dans ses travaux de nouvelles approches de mathématiques appliquées pour la décomposition des images spectrales, systématisant des méthodes développées précédemment par l’équipe sur des corpus cellulosique (Li et al., Anal. Chem., 2018 ; Reynaud et al., PNAS, 2020 ; laconni et al.). L’objectif est de mieux comprendre les processus physico-chimique de formation de ces vestiges matériels et de compléter l’information archéologique sur les modes de production et les traitements de ces textiles. L’expertise du Centre de recherches historiques de l’EHESS (Etienne Anheim) permettra d’intégrer directement au projet une composante de contextualisation historique de ces travaux à partir d’une première fouille d’archives scientifiques anciennes sur les textiles minéralisés au sein des Fonds de l’Institut de France.

Le projet Matériaux anciens aux mésocentres (MA_MESON) cherche à mettre en place une plateforme collaborative et éducative mettant à disposition des utilisateurs, travaillant sur des projets interdisciplinaires en sciences du patrimoine, des outils et logiciels simples d’utilisation pour l’analyse, le traitement, la visualisation et l’annotation de données, ainsi que des solutions de stockage et d’archivage des données. Lors de la phase de développement de la plateforme, des projets pilotes seront mis en place pour permettre son implémentation.

Le DIM « Matériaux anciens et patrimoniaux » de la Région Île-de-France et le réseau CAI-RN de la MITI du CNRS vous invitent à venir échanger sur les référentiels que l’on utilise dans l’étude des matériaux anciens. Ces journées, intitulées « Référentiels : nature et pratiques en archéométrie et dans l’étude des matériaux anciens », auront lieu le jeudi 20 et le vendredi 21 mai 2021. Ces journées proposeront une réflexion et des échanges multithématiques et interdisciplinaires, autour de leur statut, de leur constitution, de leur conservation et de leurs usages.

La datation par le carbone 14 est une méthode qui permet de dater jusqu’à 50 000 ans les matériaux contenant du carbone organique. Le développement de la technique de datation par Spectrométrie de Masse par Accélérateur de particules (SMA) a permis de diminuer considérablement la quantité de matière nécessaire à la réalisation d’une datation. Cependant, pour les œuvres ou objets archéologiques pauvres en carbone, les quantités de matière à échantillonner restent souvent trop volumineuses pour qu’une datation puisse être envisagée. C’est le cas notamment de certains objets ferreux anciens pour lesquels des études précédentes ont révélé des teneurs très faibles en carbone. C’est aussi le cas d’autres matériaux comme le plâtre et le stuc, matériaux de création sculpturale et architecturale, largement répandus depuis les périodes anciennes de l’Archéologie et de l’Histoire de l’Art. Or, actuellement leur datation repose sur les seuls critères stylistiques, qui font débat pour certains corpus. L’objectif du projet est donc de développer un nouveau dispositif instrumental qui sera implanté sur l’installation ARTEMIS du Laboratoire de Mesure du Carbone 14 (LMC14) dépendant du Laboratoire des sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE) et située sur le site du CEA de Saclay (Essonne). Il s’agit de développer une source d’ions permettant l’injection d’échantillons directement sous forme gazeuse, en s’affranchissant de la transformation en graphite solide comme à l’heure actuelle. Cette solution permettra ainsi de réduire considérablement la quantité de carbone nécessaire à la réalisation de la datation par SMA. Les premières applications utilisant l’équipement seront menées en collaboration avec des laboratoires d’archéologie (LAPA), de recherche et restauration des musées de France (C2RMF) et le Musée du Louvre. Le projet PATRIC14 donnera la possibilité de lever les verrous technologiques qui s’opposent à la datation d’échantillons à très faible teneur en carbone. Il permet d’entrevoir des perspectives inédites pour l’histoire de l’Art, l’histoire des techniques et des sociétés anciennes.

Le projet PAMUD vise à doter la communauté francilienne des paléométallurgistes d’une Plateforme d’Acquisitions MUlti-Dimensions (2D, 2.5D et 3D). Le terme paléométallurgiste est ici à prendre au sens le plus large puisque les champs d’études représentés au sein du consortium vont de l’extraction des matières premières à la conception du produit fini et les domaines d’intervention de la fouille archéologique aux prélèvements en laboratoire. Pour rappel, le consortium ici réuni regroupe trois entités aux tutelles diverses, le DIM comptant une dizaine de laboratoires concernés par l’archéométallurgie. Les outils photographiques (2D), d’imagerie de transformation par réflectivité (2.5D) et de modélisation tridimensionnelle (3D) étant aujourd’hui indispensables à la conduite de ces études, le projet PAMUD se propose de les fournir au travers d’un plateau basé au LAPA/NIMBE doublé d’un laboratoire de campagne. Mis au service du consortium porteur de ce projet, et à plus large titre à la communauté francilienne, ce matériel apportera un soutien déterminant à la communauté scientifique.

Le projet Huma3D a pour objectif de doter les laboratoires CHCSC, DYPAC, la Plateforme géomatique de l’EHESS et le programme ArcheoFab d’Arscan d’un Laser Scanner 3D permettant la finalisation de projets de recherche en cours dans le domaine des études culturelles et patrimoniales. Cet équipement permettra également le développement conjoint de projets interlaboratoires portant sur des espaces ou de lieux du patrimoine culturel ou naturel nécessitant une modélisation 3D. Ces projets seront développés dans le cadre du réseau des laboratoires du DIM MAP en interaction étroite avec les dispositifs de formation par la recherche, pilotés dans le cadre des laboratoires à destination des étudiants avancés de niveaux Master et Doctorat.

Le projet DiMCar a pour objectif l’acquisition d’un Système automatisé d’introduction d’échantillons carbonatés, appelé CHS (Carbonate Handling System) qui, couplé à ECHoMICADAS, spectromètre de masse par accélérateur permettra de dater par la méthode du 14C des micro-carbonates (< 100_gC). Il apporte un gain en productivité et la possibilité d’analyser de nouveaux échantillons jusqu’à présent trop petits pour être datés. L’équipement CHS permet l’hydrolyse des carbonates et l’injection de CO2 purifié directement dans ECHoMICADAS via son interface gaz. A la pointe de la technologie, ce couplage CHS-ECHoMICADAS permettra de répondre aux demandes croissantes d’analyses 14C sur les microéchantillons dans les domaines de la Géochronologie et de la Géochimie et de favoriser une recherche innovante appliquée aux Sciences Humaines et aux Sciences de l’Environnement. Les analyses 14C sur les micro-carbonates apporteront des éléments de réponses clés aux questions par exemple i) sur la chronologie des spéléothèmes et des voiles de calcite recouvrant les gravures pariétales ou les représentations de tracées à base de pigments minéraux, en combinant les mesures 14C et les datations 230Th/234U, ii) sur le cadre chronologique des archives continentales permettant l’étude de l’impact de la présence humaine sur, par exemple, l’usage des sols enregistré dans les sédiments lacustres ou les concrétions via respectivement la datation des ostracodes et des cernes des spéléothèmes urbains, iii) sur la correction des âges réservoirs océaniques à appliquer au cours du temps par exemple sur des mollusques marins retrouvés dans des sites archéologiques du littoral, et iv) sur la correction des effets réservoirs (mélanges et/ou interactions avec les eaux souterraines) en milieu lacustre par identification de précipitations authigènes en pleine eau ou aux interfaces.

La conférence internationale inArt 2020 (4th International Conference on Innovation in Art Research and Technology) – reportée du 28 juin-1er juillet 2022 – vise à rassembler des scientifiques de toutes les disciplines concernées par l’étude et la préservation des matériaux du patrimoine culturel : chimistes, physiciens, géologues, biologistes, scientifiques en conservation, conservateurs, historiens, archéologues, etc. Les matériaux anciens nécessitent des approches interdisciplinaires et le développement de méthodologies analytiques spécifiques en raison de leur complexité et de leur hétérogénéité, de la nécessité d’analyses non invasives ou d’un échantillonnage réduit, ou pour simuler des processus d’altération. La conférence souhaite stimuler les discussions entre les participants autour de trois thèmes principaux liés à l’analyse scientifique des artefacts anciens : la connaissance des techniques de réalisation et des matériaux employés ; la compréhension de leurs processus de dégradation et l’utilisation de stratégies de conservation innovantes ; et le développement de nouvelles méthodologies et traitements de données pour leur étude.

Le projet Analyse des éléments en TRAces dans les Matériaux Anciens et Patrimoniaux (ATRAMAP) propose à la communauté du DIM-MAP une nouvelle méthode d’analyse chimique élémentaire couplant ablation laser et spectrométrie de masse (LA-ICP-MS) pour l’analyse de traces et ultratraces dans une large gamme de matériaux d’intérêt patrimonial dont notamment pigments, verres, métaux, scories métallurgiques, terres cuites, roches, et matières dures animales. La technique n’est pas disponible actuellement dans le champ des laboratoires « sciences du Patrimoine » de la région francilienne, or de nombreuses publications en France et à l’étranger montrent clairement qu’elle joue un rôle déterminant pour le développement de nouvelles problématiques liées à la connaissance des matériaux anciens (provenance, caractérisation fine des techniques, relations à l’environnement, altération des matériaux, etc.). Le spectromètre de masse en tandem ICP-MS-MS (dit aussi à triple quadripôle) couplé à un laser à excimère ArF (193 nm) et une cellule d’ablation la plus grande et la plus polyvalente possible, permettra d’analyser tout type d’échantillon solide sans procédure de préparation complexe, sur une gamme d’éléments très large (de la masse 7, lithium à la masse 238, uranium) avec une sensibilité exceptionnelle (meilleure que le ppm). La grande résolution latérale (quelques microns) et en profondeur du laser permettra de traquer inclusions, dépôts et revêtements ténus. Le nouvel appareil offrira un complément appréciable aux techniques disponibles en Île-de-France, dont notamment les techniques d’imagerie chimique proposées par NEW AGLAE et le synchrotron SOLEIL (par exemple PUMA) : profondeur sondée importante, accès aux ultra-traces (dont terres rares), profilage, et même mesure de certains rapports isotopiques.

Le présent projet vise à étendre les capacités analytiques de la plateforme MUSIICS (MUltiScale InfraRed Imaging platform for Complex Systems), de telle sorte qu’elle devienne une plateforme d’imagerie infrarouge multi-échelle, unique au niveau européen, et de rang mondial. Ce faisant, on offrira un accès fléché à la communauté des matériaux anciens. La plateforme sera gérée par le Laboratoire de Chimie Physique avec le soutien d’IPANEMA, et proposera l’analyse par imagerie spectrale d’objets entiers jusqu’à des coupes fines, avec une résolution de quelques nanomètres. Cette extension et les développements afférents ouvrent des opportunités sans précédent pour l’analyse des matériaux patrimoniaux et des collections naturelles, car sont prises en compte les spécificités d’hétérogénéité de composition à plusieurs échelles de ces matériaux. La demande de financement porte sur l’acquisition et la mise en place de 3 spectro-imageurs de nouvelles générations et sur l’aménagement d’une salle dédiée. Plus précisément : - Un imageur infrarouge plein champ, qui sera développé par le porteur et les partenaires de ce projet, permettant de couvrir des champs d’analyse de plusieurs dizaines de centimètres avec une résolution d’une centaine de _m. - Un système photothermique novateur, le microscope MIRAGE, qui permettra d’imager et d’analyser les échantillons avec une résolution 1/2 microns (et ce quelle que soit la longueur d’onde d’analyse) pour couvrir le champ d’investigation du micromètre au millimètre. - Un imageur nanoIR Bruker permettant d’atteindre la résolution du nanomètre. - L’aménagement d’une salle dédiée et localisée au sein d’IPANEMA pour héberger ces instruments. Cette plateforme sera ouverte à la communauté des matériaux anciens en général et aux laboratoires appartenant au DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, en particulier à travers des appels à projet dédiés et poursuivra son développement technique et méthodologique de manière dynamique, afin de répondre au mieux aux enjeux soulevés par l’étude des matériaux anciens.

Le projet « Justicia » porte sur la caractérisation d’un colorant dont l’utilisation a été mise en évidence lors de l’analyse des matières picturales du Codex Borbonicus, un manuscrit aztèque du XVIe siècle conservé à l’Assemblée Nationale. Les premières caractérisations menées sur ce manuscrit par spectroscopies de réflexion diffuse, de fluorescence UV et Raman, suggèrent que le colorant est extrait de Justicia spicigera, une plante tinctoriale poussant en Amérique Centrale. Bien que présent dans ce document sous une forme brune, ce colorant est plus traditionnellement rencontré dans des teintes bleues. Cette couleur bleue et sa facilité de préparation ont permis sa large utilisation, dans les objets du patrimoine culturel mésoaméricain, à la place ou en association avec de l’indigo. Cependant, ce colorant (Justicia spicigera) a été peu étudié d’un point de vue chimique et sa composition moléculaire demeure inconnue. Ce travail abordera l’identification moléculaire du/des composés colorants et permettra de spécifier leurs modalités d’extraction, d’application et de caractériser leurs vieillissements. Les composés responsables de la coloration seront séparés et isolés par chromatographie puis caractérisés par une série de méthodes d’analyse : spectroscopies de réflexion diffuse, de fluorescence, IR, Raman, RMN et spectrométrie de Masse. Les échantillons solides seront soumis à un vieillissement artificiel en enceinte climatique, ce qui permettra de déterminer leur vulnérabilité aux facteurs de dégradation en termes de modifications chromatiques, moléculaires et de cinétique. Les résultats de cette étude constitueront un socle solide de connaissance pour l’identification et la conservation de ce colorant dans les objets du patrimoine culturel mésoaméricain et permettront par ailleurs de valider les premières caractérisations effectuées sur le Codex Borbonicus.

Les stromatolites sont des matériaux géo-biologiques particulièrement emblématiques puisqu’ils représentent la plus ancienne manifestation des interactions minéral/vivant, vieille de plusieurs milliards d’années. Ils jalonnent de plus l’ensemble de l’histoire de la Terre et ont reçu une attention particulière pour les informations qu’ils peuvent livrer sur la paléobiodiversité microbienne et les paléoenvironnements. Cependant, alors que notre compréhension de la façon de tirer ces informations et de les interpréter est dépendante de notre connaissance d’analogues actuels, cette dernière reste très lacunaire. Ainsi, des modèles actuels de stromatolites marins et lacustres sont bien connus, mais nous n’avons pas à ce jour d’analogues d’environnements lagunaires où les variations physico-chimiques comme la salinité par exemple sont particulièrement fortes. Suite à notre découverte récente de stromatolites lagunaires actuels en Sardaigne, nous proposons ce projet de thèse qui étudiera la minéralogie et la chimie de ces matériaux de l’échelle macroscopique jusqu’à l’échelle microscopique et les comparera à des stromatolites fossiles du Messinien (~6 Ma) abondamment trouvés dans le bassin méditerranéen et dont l’origine lagunaire est suspectée mais encore incertaine. Les variations minéralogiques soulignant les laminations et leur composition chimique (trace, isotopes), utilisés comme des traceurs précieux des conditions de formation des minéraux seront analysées. L’évaluation de la distribution spatiale de ces éléments permettra de montrer si ces matériaux ont enregistré la variabilité physico-chimique inhérente à leur environnement de formation. Les étapes de fossilisation des microorganismes marquées par l’encroûtement et/ou le remplacement de cellules par des minéraux seront caractérisées jusqu’à l’échelle nanométrique et leur traces comparées à celles trouvées dans les échantillons anciens.

Le Tigray, région du nord de l’Éthiopie, recèle un grand nombre de sites creusés dans la roche, témoins de l’époque médiévale. Toutefois, ces monuments sont difficiles à dater, car peu de sources écrites les mentionnent, et rares sont les mobiliers en bois ayant fait l’objet de datation carbone 14. Ils semblent avoir été creusés entre le VIIe siècle et le XIIIe siècle et sont quasiment les seules sources pour comprendre les communautés villageoises de cette époque d’un point vue social et culturel. Le projet Troglopie vise à étudier la matérialité de ces monuments rupestres éthiopiens, le plus souvent des églises aujourd’hui, pour mettre en lumière les phénomènes de christianisation de l’Éthiopie entre les VIe et XVe siècles. Il questionne également les processus de transmission ou de non-transmission des techniques de creusement rupestre sur le temps long dans la mesure où la pratique rupestre est encore vivace dans cette région. Il s’agit de partir d’une étude technique des monuments, associée à l’analyse des propriétés de la roche tout en menant des enquêtes ethnoscientifiques pour mettre en lumière les méthodes de creusement et les adaptations aux contraintes environnementales et culturelles. Plus largement, le projet souhaite identifier ceux qui creusaient la roche en Ethiopie et comment les techniques et les monuments ont évolué jusqu’à nos jours. Le projet met en oeuvre une méthodologie pluridisciplinaire mobilisant la tracéologie, la géologie, l’histoire, l’hydrogéologie, la géotechnique et les ethnosciences pour répondre à quatre questions : où ont été creusées les églises rupestres par rapport aux spécificités géologiques ? Quelles sont les techniques mises en oeuvre pour les réaliser ? Qui sont les acteurs de ces chantiers ? Y a-t-il une évolution des techniques de creusement qui permettrait de caractériser les communautés par le prisme d’une pratique troglodytique ?

Développée ces dernières années par le LAPA et le LMC14, la datation directe des alliages ferreux anciens par le 14C a permis de fournir un cadre chronologique fiable et parfois inédit à plusieurs études archéologiques et historiques du début de l’âge du fer jusqu’au Moyen Age. Néanmoins, cette méthodologie est adaptée au métal sain, ce qui exclut aujourd’hui la possibilité de dater des objets entièrement corrodés pourtant nombreux en archéologie. L’objectif du stage est de mettre en place et tester un protocole de datation par le 14C des éléments carburés présents dans les produits de corrosion, en s’appuyant sur une méthode locale de caractérisation des profils de corrosion. L’étudiant travaillera sur un corpus de 10 échantillons archéologiques de référence, préalablement sélectionné, couvrant plusieurs périodes et provenant de différents milieux d’enfouissement ou d’immersion. Il s’appuiera aussi sur des échantillons déjà datés dans le cadre d’études précédentes et présentant à la fois du métal sain et corrodé. L’étudiant utilisera les techniques de microscopie optique, spectroscopie Raman et diffraction des RX disponibles au LAPA pour décrire les systèmes de corrosion de ces références. Il réalisera les prélèvements dans les zones carburées identifiées dans les parties saines ainsi que dans les produits carbonés néo-formés pour une comparaison des résultats de datation. Enfin, il effectuera les extractions de carbone pour le 14C et participera à l’exploitation des mesures au LMC14.

Dans une première partie le stage consistera en une étude expérimentale des morphologies de craquelures formées lors d’un appui avec une sphère rigide en fonction des propriétés mécaniques du système couche/sous-couche et de la force appliquée. Le système modèle sera une couche constituée de pigments bien calibrés solidifiée sur une toile et sur une membrane élastique jouant le rôle de sous-couche. Les propriétés mécaniques de chaque couche seront caractérisées par micro-indentation. Les forces appliquées lors de l’impact ou de l’appui seront mesurées à l’aide d’un dynamomètre numérique de précision. Les résultats sur les expériences seront confrontés à des analyses d’images de craquelures en étoile ou en cercles: cette partie s’effectuera en consultant un corpus d’œuvres de la base EROS au C2RMF sur une période qui sera défini au préalable. Les analyses seront effectuées sur des images multispectrales et permettra de déceler les craquelures liées à un impact ou appui frontal ou de revers. Le stage pourra ensuite être complété par une modélisation des formes de craquelures. Une étude bibliographique sera suivie par une partie théorique permettant de déduire des formes de craquelures (cercles concentriques, étoiles à plusieurs branches) la relation entre force appliquée et propriétés de la matière picturale. La base théorique concernera une minimisation de l’énergie élastique par un calcul analytique.

Le projet Troglopie s’attache à alimenter notre connaissance de l’histoire médiévale de la région du Tigray, à travers l’étude des églises rupestres creusées dans la roche de ces hauts plateaux éthiopiens. La recherche d’Anaïs Lamesa, post-doctorante DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, se concentrera sur les conditions techniques, économiques et sociales de l’édification de ces monuments par l’étude d’un site en particulier. Le film que nous nous proposons de réaliser passera par une rencontre physique avec ce site porteur d’une mémoire vivante. Nous irons tourner sur place pour capter l’identité forte de ces lieux, pour en rencontrer les acteurs (Moine, fidèles, ouvriers) et interroger la pierre à travers le travail de tracéologie d’Anaïs. Nous souhaitons transmettre au spectateur, à la fois, une perception sensible des lieux et une compréhension des enjeux de cette aventure scientifique. Nous avons le souci de restituer de manière pédagogique les acquis du processus de recherche en utilisant des outils infographiques. Nous nous appuierons sur une modélisation 3D de l’église réalisée par l’équipe d’IGECAV, partenaire du projet Troglopie, pour raconter l’évolution du monument dans le temps ou expliciter sa structure. Par des séquences d’animations, nous pourrons évoquer de manière visuelle et concrète les analyses effectuées à partir des traces de creusement dans la roche. Ce film sera, à l’instar de la démarche de la chercheuse, une aventure documentaire dont la narration se confondra avec celle d’un voyage sur une terre lointaine et méconnue.

Le DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, en collaboration avec le réseau CAI-RN, organise une journée thématique intitulée Poils et Plumes, autour de son axe « Fossiles et témoins de vie ancienne ». L’événement aura lieu le 15 novembre 2019 à la Grande Galerie de l’Évolution du Muséum national d’histoire naturelle. Poils, plumes, écailles, griffes, cornes… ces productions épidermiques riches en kératine que l’on désigne sous le nom commun de phanères (du grec « visible, apparent ») concernent plusieurs classes de Vertébrés. Chez les animaux qui en sont pourvus, ils remplissent différentes fonctions: protection contre les petites agressions du milieu (pelage, écailles), aide à la régulation thermique, soutien au déplacement (plumes), adaptation des capacités de préhension et de défense (griffes et ongles), etc. La date de la première apparition et l’évolution de ces structures, présentes dans le monde animal depuis des centaines de millions d’années, font l’objet de nombreuses recherches ; le débat actuel sur le rôle des plumes chez les dinosaures en est l’un des exemples les plus connus. Pour les sociétés humaines, depuis la Préhistoire jusqu’à aujourd’hui, les phanères ont constitué des matériaux très appréciés pour leurs propriétés mécaniques, thermiques et esthétiques. Grâce à des techniques variées ils ont été transformés en une multitude de réalisations : tissus, feutres, coiffes, vêtements d’apparat, ornements et bijoux, armes, objets d’art… Aux frontières des patrimoines naturels et culturels, relevant de collections paléontologiques, zoologiques, archéologiques, ethnographiques ou artistiques, les phanères sont source de nombreuses informations quant à leur nature, leur provenance et les conditions de leur acquisition et transformation. Souvent fragiles, ils soulèvent par ailleurs de nombreuses questions relatives à leur conservation. La journée thématique « Poils et plumes » a pour objectif de réunir des spécialistes de différents domaines de l’étude du patrimoine autour de ces matériaux ou objets particuliers afin d‘échanger sur leur apport scientifique tout comme sur les défis qu’ils nous posent du point de vue de leur restauration et de leur exposition.

Le projet vise à doter la communauté francilienne s’intéressant aux métaux du patrimoine (une dizaine de laboratoires dans le DIM, dont un consortium de 5 laboratoires réunis dans le cadre de la thèse QUALIFE financée par le DIM Matériaux anciens et patrimoniaux et de l’ANR BROGLASEA), d’un appareil permettant de cartographier la microdureté des métaux. Cet appareil fournira des données essentielles sur le comportement mécanique des matériaux anciens et sera le seul en ile de France entièrement dédié à la recherche sur les matériaux anciens.