Dr Giulia Francheschin, Les Matériaux du Patrimoine Culturel

Vous trouverez ci-dessous les points les plus importants des questions et réponses, ou visionnez la vidéo pour l’interview complète (en anglais).

Dr Giulia Franceschin a obtenu son doctorat en nanosciences et matériaux à l’Université de Paris en 2017 et est maintenant chercheuse postdoctorale au Centre de technologie du patrimoine culturel de l’Institut italien de technologie. Elle est experte en chimie des matériaux et en physique du solide, avec un accent sur l’étude des microstructures complexes et hétérogènes (telles que celles trouvées dans les Matériaux du Patrimoine Culturel) et le développement de nouveaux matériaux nanostructurés pour la consolidation et la protection des objets anciens.

Que sont exactement les Matériaux du Patrimoine Culturel ? Et pourquoi est-il important de les étudier ?

Il s’agit d’un terme quelque peu nouveau dans le domaine scientifique, et parler de Matériaux du Patrimoine Culturel peut parfois prêter à confusion ou même être mal compris. Par Matériaux du Patrimoine Culturel, nous entendons tous ces matériaux comme le résultat d’une interaction à long terme avec l’environnement qui les a accueillis au cours de leur histoire, depuis le moment de leur formation jusqu’au moment où ils ont été découverts. Cela peut être dans des conditions d’enfouissement ou marines ou dans des environnements protégés (dans des collections privées par exemple). La nature du milieu accueillant les matériaux en général est fondamentale pour déterminer le processus d’altération qui les affecte. Ces matériaux anciens sont des preuves importantes des effets du vieillissement dans une perspective à long terme, de sorte que l’étude de leurs propriétés physicochimiques est également une source principale d’informations pour prédire le comportement à long terme des matériaux modernes. Leur étude est une source d’inspiration pour le développement de multiples nouveaux domaines de recherche et d’applications technologiques, y compris la conception de matériaux durables et à haute résistance. Par exemple : certains types de verres romains exceptionnellement conservés sont étudiés pour optimiser la composition des verres de déchets nucléaires et assurer une plus grande stabilité chimique une fois placés dans les gisements souterrains. Toutes ces implications sont extrêmement intéressantes et intrigantes de mon point de vue, et me motivent à poursuivre mes recherches dans ce domaine.

Comment toute cette complexité dans le domaine des Matériaux du Patrimoine Culturel (de différents matériaux et différents processus de vieillissement et différentes applications…) est-elle liée à la Science des Matériaux ?

Même si nous abordons l’aspect scientifique avec des questions historiques et archéologiques, nous étudions toujours ces objets d’un point de vue des matériaux. Les Matériaux du Patrimoine Culturel sont avant tout des matériaux, suivant les mêmes règles et caractéristiques que nous avons étudiées lors de nos cours de Science des Matériaux. Le niveau de complexité supplémentaire consiste dans le fait qu’il ne s’agit pas de systèmes simplifiés, comme c’est souvent le cas lorsqu’on étudie des systèmes synthétiques ou modèles. Ces matériaux sont le résultat de transformations réelles, voire sont encore en cours de transformation. Ces caractéristiques les rendent extrêmement hétérogènes d’un point de vue morphologique et physico-chimique. L’un des enjeux les plus importants de leur étude est de définir la technique la plus adaptée pour les caractériser, tout en tenant compte de la nécessité d’être non destructif et non invasif. Ces aspects poussent la recherche vers le développement de nouveaux outils de diagnostic multi-échelles, et le besoin de technologies numériques complémentaires pour faciliter le traitement des données de très grands ensembles de données. C’est un domaine de recherche très transdisciplinaire.

Diriez-vous que cette transdisciplinarité est la principale différence entre vos expériences antérieures dans le milieu universitaire et votre travail actuel ?

Certes, la transdisciplinarité est plus forte. C’est déjà très important chaque fois que l’on veut accomplir des recherches complètes et approfondies, mais dans ce cas, c’est poussé à l’extrême. Vous interagissez avec des domaines d’études très différents, de l’histoire de l’art, l’archéologie, la conservation, à la Science des Matériaux, l’ingénierie et la chimie physique. J’ai été confronté à cette approche transdisciplinaire lors de mon précédent post-doc, alors que je travaillais au synchrotron SOLEIL et que j’étudiais les Matériaux du Patrimoine Culturel. C’est alors que j’ai commencé à travailler dans ce domaine. Je n’ai pas construit toute ma carrière autour de ce sujet, mais je l’ai construit petit à petit en essayant de faire le pont entre toutes mes expériences précédentes.

Et depuis que nous avons commencé à parler de votre parcours professionnel : comment en êtes-vous arrivé là et qu’est-ce qui vous a amené à ces choix ?

A l’origine, je suis une ingénieure des matériaux. J’ai une formation très technique qui est au cœur de ma démarche scientifique, même lors de l’étude d’objets historiques et d’art. J’ai commencé à comprendre que je voulais être chercheur lors de mon expérience doctorale au laboratoire ITODYS, quand j’ai compris l’importance de pousser notre curiosité au-delà de ce qui est déjà connu et établi. Cette expérience m’a donné une base très solide pour la prochaine étape de ma carrière scientifique, même si le sujet était différent. Les connaissances sur la matière solide et nanostructurée sont le principal héritage que j’ai eu de ma thèse, ainsi que la forte approche d’investigation et de caractérisation basée sur le couplage des techniques de caractérisation les plus diverses pour faire des études complémentaires et comprendre les matériaux que je préparais. Cette approche est la même que j’ai conservée lors de mon post-doctorat au Synchrotron Soleil, où j’ai commencé à utiliser les techniques de rayonnement synchrotron pour l’étude des matériaux céramiques non homogènes et anciens et que j’ai trouvé dans un certain sens similaire aux céramiques nanostructurées que j’étudiais pendant mon doctorat. J’ai trouvé des points de contact, même si les principaux domaines scientifiques sont complètement différents. Et c’est ce que je retiens encore dans mon projet actuel où j’utilise encore plus l’expérience que j’ai acquise lors de ma thèse, car maintenant j’exploite même mes connaissances sur la synthèse de nouveaux matériaux nanostructurés, autre que l’utilisation de la caractérisation méthodes.

Et comment ce changement dans votre domaine d’études se traduit-il dans les techniques ? Connaissiez-vous déjà toutes les techniques que vous utilisez actuellement ? Aviez-vous besoin de toutes les techniques que vous connaissiez auparavant ? Saviez-vous tout?

Nous ne savons jamais tout; nous n’arrêtons jamais d’apprendre. Alors oui, à chaque fois que je démarre un nouveau projet, j’apprends de nouvelles choses. Mes bases fortes de caractérisation sont les analyses de microscopie structurale et électronique, qui m’ont beaucoup aidé dans la construction de mon réseau et de mon protocole d’étude de matériaux parfois complètement déroutants. Parfois, je ne comprends pas vraiment ce que je regarde, j’ai donc besoin d’expérimenter de nouvelles techniques d’analyse ou d’adapter celles qui existent déjà à mes besoins. Vous devez toujours bien connaître les instruments que vous utilisez et garder à l’esprit ce que vous recherchez. Un autre aspect très important de l’étude des Matériaux du Patrimoine Culturel est la préparation des échantillons, car vous devez minimiser toute manipulation invasive des objets que vous étudiez. La meilleure condition est toujours lorsque vous pouvez analyser l’objet sans aucune préparation nécessaire, donc parfois les instruments ou les techniques sont adaptés pour effectuer une analyse dans ces conditions. Vous devez toujours composer avec des compromis entre la qualité des données acquises et la nécessité de réaliser des protocoles non invasifs. Cet aspect très exigeant n’était pas un sujet principal lors de mes recherches précédentes, lorsque je travaillais sur des matériaux synthétiques, et j’ai dû l’apprendre lorsque j’ai abordé ce domaine de recherche.

Alors à part apprendre de nouvelles techniques, faire des recherches, apprendre à préparer des échantillons et choisir parmi les techniques que vous connaissez, à quoi ressemble votre journée type et vos responsabilités ?

Notre laboratoire est assez petit. Nous sommes divisés en principaux domaines de recherche. Je fais partie de l’équipe d’ingénierie chimique et des matériaux. Nous sommes une équipe très jeune; Je travaille avec de nombreux doctorants et étudiants en master qui souhaitent aborder ce domaine et nous aident à réaliser la caractérisation des matériaux et les préparations chimiques. La deuxième équipe, qui est toujours en dialogue avec mon équipe, est celle de la vision par ordinateur et de l’intelligence artificielle. Mes collègues de cette équipe travaillent sur les aspects de traitement des données et de développement de nouveaux algorithmes pour faciliter l’analyse des données. Nous travaillons avec les données des satellites pour détecter de nouveaux sites archéologiques depuis l’espace et développons des techniques d’IA pour la reconnaissance des sites archéologiques depuis l’espace. Ma journée type est… Il n’y a pas de journée type ! Je passe beaucoup de temps à travailler avec des étudiants, ou à faire moi-même des synthèses ou des caractérisations. Par exemple, j’ai passé un mois dans notre hub principal à Gênes pour apprendre de nouvelles procédures de synthèse à appliquer pour la préparation de traitements de consolidation et de protection pour le verre ancien. Nous enregistrons maintenant un film documentaire où nous montrons nos techniques d’analyse pour analyser les manuscrits anciens, vous pourrez bientôt le regarder sur grand écran ! Je ne peux donc pas décrire une journée type dans mon laboratoire. C’est très, très varié. Et c’est le côté sympa de mon travail.

Et qu’en est-il du domaine lui-même ? Comment le domaine des Matériaux du Patrimoine Culturel se compare-t-il exactement aux domaines plus traditionnels de la Science des Matériaux ? Quelle est la chose la plus unique à ce sujet ?

Je pense que c’est encore un domaine assez nouveau. Il y a encore beaucoup de confusion sur les travaux de recherche menés mais il existe de nombreuses applications potentielles pour de nombreux domaines différents allant de la chimie verte à l’ingénierie des matériaux et aux nanomatériaux. Même en pensant au traitement des données, il y a beaucoup de place pour l’application

ation des technologies informatiques et de l’analyse avancée des données et de l’intelligence artificielle. C’est donc un environnement très, très riche où l’on peut discuter avec des experts des domaines les plus divers : historiens de l’art, ingénieurs, chimistes, physiciens, et encore une fois, c’est pour moi le meilleur.

Que diriez-vous que cette expérience dans un domaine aussi diversifié et interactif vous a apporté comme aspect le plus positif ? Et quels conseils donneriez-vous aux étudiants qui souhaitent travailler avec des Matériaux du Patrimoine Culturel ?

Je veux juste souligner que mon expérience dans ce domaine m’a appris à voir les problèmes sous différents angles, à élargir mon champ de vision sans perdre la sensibilité pour les petits détails. Cela m’a ouvert l’esprit et m’a aidé à apprendre de nouvelles choses. J’apporte ce mantra avec moi tous les jours. Je vous recommande de suivre votre passion et de cultiver votre curiosité plutôt que de suivre un chemin bien défini lorsque vous préparez votre avenir, car lorsque vous faites quelque chose avec passion, vous le faites certainement mieux.