Onderzoeken naar verval van schilderijen en mobiele netwerken die omgeving scannen beloond met Europese miljoenenbeurzen

Emanuela Bosco (Built Environment)

Bij sommige klassieke schilderijen zoals de Mona Lisa van Leonardo da Vinci zijn de barsten onderdeel geworden van de identiteit van het werk. Maar over het algemeen zijn barsten ongewenst en kunnen ze zelfs onherstelbare schade veroorzaken in belangrijke, eeuwenoude werken.

Universitair hoofddocent Emanuela Bosco (faculteit Built Environment) onderzoekt de complexe fysica achter beschadigingen, barsten en vervormingen in historische schilderijen. Ze probeert aan de hand van microscopisch kleine monsters te voorspellen hoe een schilderij zich als geheel gedraagt.

Het lijkt misschien simpel, maar wat betreft materialen is een schilderij complex, zegt Bosco. Zo zijn er vaak meerdere lagen van olieverf, bestaande uit verschillende pigmenten. Deze zijn geschilderd op weer een ander materiaal, het canvas. Chemische en fysische interacties tussen die lagen zorgen voor een complex spel van degradatie, iets wat conservatoren proberen te voorkomen.

Bosco ontwikkelt een methode om aan de hand van minuscule monsters van canvas en verf voorspellingen te doen over beschadigingen die een schilderij in de toekomt kan oplopen. Ze neemt hiervoor nauwelijks zichtbare monsters (micrometers groot) van originele kunstwerken en onderwerpt ze aan een fysieke stresstest.

“Het mechanische gedrag van zo’n monster geeft je veel informatie over hoe de verf zich gedraagt en hoe barsten erin beginnen”, zegt ze. Ook kijkt ze naar de invloed van vocht en temperatuur op een schilderij. De gegevens over het gedrag van het monster gaan in een computermodel dat het gedrag op grote schaal voorspelt.

Focus op materiaal

De resultaten worden vervolgens vergeleken met echte schilderijen. “Bij bekende werken zoals de Nachtwacht is er veel onderzoek gedaan naar degradatie en vervorming. Dat gebruiken wij om voorspellingen te staven”, zegt Bosco. Volgens haar kan het model uiteindelijk helpen om de beste conservatiestrategie te bepalen.

Bosco onderzoekt verschillende types canvas en pigmenten, zoals het zogenoemde loodwit, dat als ondergrond in vrijwel alle klassieke schilderijen zit, en verschillende organische kleurstoffen afkomstig uit aarde. Eerder onderzoek focuste zich vooral op de chemie van stoffen, bijvoorbeeld hoe pigmenten van kleur kunnen veranderen. Dat gebeurde bijvoorbeeld bij werken van Vincent van Gogh. Over het mechanische gedrag en de fysieke degradatie van schilderijen is veel minder bekend. In zijn algemeenheid mist veel informatie, omdat het direct testen op historische werken niet mogelijk is.

De technieken die Bosco gebruikt, worden nu voor het eerst toegepast op schilderijen. Ze is blij met de nieuwe weg die ze is ingeslagen. “Eerder onderzoek dat ik deed ging bijvoorbeeld over het totaal verschillende materialen, zoals bijvoorbeeld van beton, maar dat ik die inzichten nu kan toepassen op cultureel erfgoed is fantastisch.”

Bosco zal van de ERC Starting Grant twee promovendi en een postdoc aan het werk zetten.

Hamdi Joudeh (Electrical Engineering)

Van onderweg een film kijken of videobellen kijkt niemand meer op. Die mogelijkheden danken we aan snelle mobiele netwerken als het huidige 5G. Universitair docent Hamdi Joudeh van de faculteit Electrical Engineering wil de basis leggen voor een volledig nieuwe functie van onze toekomstige mobiele netwerken, zoals 6G. Hiermee communiceren we niet alleen, maar we brengen ook onze wereld in kaart.

Het ‘scannen’ van de omgeving met radiosignalen uit bijvoorbeeld mobiele telefoons, zendmasten of wifi-punten kan omdat gebouwen, mensen en andere objecten ze als het ware reflecteren. Met de echo die op het punt van de zender terugkomt kun je een beeld van de omgeving vormen. Joudeh vergelijkt het met wat vleermuizen doen met (ultra)geluid. Ze gebruiken voor ons onhoorbare geluidsgolven om te communiceren, en brengen er tegelijkertijd hun omgeving mee in kaart.

Joudehs onderzoek richt zich op de zogenoemde informatietheorie, die onder andere beschrijft hoeveel data je betrouwbaar kunt versturen. Dit dient als basis voor protocollen waar al onze verbindingen gebruik van maken – afspraken die ervoor zorgen dat informatie aankomt ondanks de verstoringen onderweg – of het nu een klassieke radioverbinding is, wifi of het mobiele netwerk.

Voor onze huidige 5G- en wifi-protocollen is die theorie waterdicht, maar voor signalen die informatie bevatten én dienen om de wereld af te tasten bestaat deze helemaal niet. “We proberen bijvoorbeeld te bepalen hoeveel informatie je in zo’n signaal kunt stoppen en waarmee je óók betrouwbaar de omgeving in kaart brengt”, zegt hij.

Een nieuwe theorie voor 6G-netwerken

Joudeh hoopt dat zijn theorie uiteindelijk wordt gebruikt als basis voor toekomstige mobiele netwerken zoals 6G. Joudeh noemt een toepassing in auto’s. Sensoren in zelfrijdende auto’s communiceren straks met overige weggebruikers en bepalen hiermee meteen hun posities en snelheden. “Dat is in meerdere opzichten efficiënter”, zegt Joudeh. “Je hebt geen apart apparaat nodig zoals een radar én je maakt beter gebruik van het radiospectrum dat al overvol is.”

Ook voor het aftasten van de omgeving voor bijvoorbeeld het monitoren van het milieu en het controleren van menigtes bij grote evenementen kan het nuttig zijn. Of in de gezondheidszorg. “Het is bewezen dat je met wifi-signalen kunt detecteren dat iemand in bijvoorbeeld een verzorgingstehuis gevallen is. En zelfs het meten van hartslag is mogelijk”, zegt hij. “Wij proberen al die functies te combineren met een zo snel mogelijke verbinding.”

Hamdi Joudeh zal van deze ERC Starting Grant twee promovendi en twee postdocs aan het werk zetten.