Rôle des siccatifs métalliques historiques dans la formation et le vieillissement des couches picturales à l'huile // Role of historical metal siccatives in the formation and aging of oil paint layers

Depuis la Renaissance, les peintres ont progressivement développé différentes procédures de traitement des huiles afin d'en améliorer les propriétés. Les sources historiques mentionnent en particulier le chauffage des huiles et l'ajout de substances siccatives, principalement des oxydes ou sels métalliques à base de plomb ou de cuivre tels que la litharge (PbO) ou le verdegris (acétate de cuivre), mentionnés dans de nombreux manuscrits et livres de recettes. Ces composés permettent notamment d'accélérer le séchage des huiles utilisées en peinture (lin, noix ou œillette) qui a lieu par une série de réactions d'auto-oxydation et de réticulation conduisant à la formation d'un réseau polymérique solide. A la suite de précédents travaux au laboratoire, cette thèse se propose d'évaluer l'influence des cations métalliques (plomb, cuivre) sur la cinétique de séchage, la formation et la structure du réseau polymérique et les mécanismes de vieillissement.
Pour cela, des huiles seront préparées suivant des recettes anciennes par chauffage en présence de litharge/ verdegris puis appliqués en films, avec ou sans pigment, afin de suivre leur évolution au cours du temps. Leur composition moléculaire sera précisée par une approche multi-spectroscopique (RMN, RPE, FTIR). La relaxométrie RMN portable (RMN-Mouse) permettra d'évaluer l'homogénéité du séchage au sein du film. Différentes techniques de microscopie (microscopies infrarouge, TEM) seront également mobilisées pour décrire plus précisément la structuration du film à différentes échelles et l'apparition d'éventuels produits de dégradation. Les résultats obtenus sur ces systèmes modèles seront enfin confrontés à l'analyse d'échantillons issus de peintures historiques, pour lesquelles l'usage de siccatifs au plomb et/ou au cuivre est suspecté.
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Since the Renaissance, painters have progressively developed various treatments order to improve the properties of drying oils. Historical sources notably mention the heating of oils and the addition of siccative substances, mainly metal oxides or salts based on lead or copper, such as litharge (PbO) and verdigris (copper acetate), which are frequently cited in manuscripts and technical recipe books. These compounds help accelerate the drying of oils commonly used in painting (linseed, walnut, and poppyseed oils), which occurs through a series of auto-oxidation and cross-linking reactions leading to the formation of a solid polymer network. Building on previous work carried out in the laboratory, this PhD project aims to evaluate the influence of metal cations (lead, copper) on drying kinetics, the formation and structure of the polymer network, and the associated ageing mechanisms.
To this end, oils will be prepared according to historical recipes by heating them in the presence of litharge or verdigris, and then applied as films, with or without pigments, in order to monitor their evolution over time. Their molecular composition will be characterized using a multi-spectroscopic approach combining NMR, EPR, and FTIR. Portable NMR relaxometry (NMR-Mouse) will be used to assess the homogeneity of drying within the film. In addition, infrared and electron microscopies (TEM) will be employed to describe the film structuration at different scales and to identify possible degradation products. Finally, the results obtained on these model systems will be compared with the analysis of samples from historical paintings, for which the use of lead- and/or copper-based siccatives is suspected.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

397 Physique et Chimie des Matériaux

- Master en chimie ou sciences des matériaux - Motivation et gout pour la recherche académique interdisciplinaire. - Eventuellement expérience (stages) en formulation / caractérisation des matériaux/ polymères
- Master's degree in chemistry or materials science - Motivation and interest in interdisciplinary academic research. - Possibly experience (internships) in formulation/characterization of materials/polymers