Cadendo dalla punta di un pennello sospeso a mezz'aria, una goccia di inchiostro tocca una superficie dipinta e sboccia in un capolavoro di bellezza in continua evoluzione. Tesse un arazzo di modelli intricati e in evoluzione. Alcuni assomigliano a fiocchi di neve ramificati, fulmini o neuroni, sussurrando l'espressione unica della visione dell'artista.
I ricercatori dell'Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) hanno deciso di analizzare i principi fisici di questa affascinante tecnica, nota come pittura dendritica. Si sono ispirati alle opere d'arte dell'artista multimediale giapponese Akiko Nakayama. Il lavoro è pubblicato sulla rivista PNAS Nexus .
Durante le sue esibizioni di pittura dal vivo, applica goccioline colorate di inchiostro acrilico mescolato con alcol su una superficie piana rivestita con uno strato di vernice acrilica. Bellissimi frattali – forme geometriche simili ad alberi che si ripetono su scale diverse e si trovano spesso in natura – appaiono davanti agli occhi del pubblico. Questa è una forma d'arte accattivante guidata dalla creatività, ma anche dalla fisica della dinamica dei fluidi.
"Ho una profonda ammirazione per gli scienziati, come Ukichiro Nakaya e Torahiko Terada, che hanno dato notevoli contributi sia alla scienza che all'arte. Sono stato molto felice di essere contattato dal fisico dell'OIST Chan San To. Sono invidioso della sua capacita' di dialogo ' con i modelli dendritici, osservando come cambiano forma in risposta a diversi approcci. Ascoltare questa conversazione segreta è stato delizioso," spiega Nakayama.
"I pittori hanno spesso utilizzato la meccanica dei fluidi per creare composizioni uniche. Lo abbiamo visto con David Alfaro Siqueiros, Jackson Pollock e Naoko Tosa, solo per citarne alcuni. Nel nostro laboratorio riproduciamo e studiamo tecniche artistiche, per comprendere come le caratteristiche dei fluidi influenzano il risultato finale", afferma il professor Eliot Fried dell'OIST dell'Unità di Meccanica e Materiali dell'OIST, a cui piace osservare i dipinti dendritici da punti di vista artistici e scientifici.
Nella pittura dendritica, le goccioline composte da inchiostro e alcol subiscono diverse forze. Uno di questi è la tensione superficiale, la forza che rende le gocce di pioggia di forma sferica e consente alle foglie di galleggiare sulla superficie di uno stagno.
In particolare, poiché l’alcol evapora più velocemente dell’acqua, altera la tensione superficiale della goccia. Le molecole del fluido tendono ad essere attratte verso il bordo della gocciolina, che ha una tensione superficiale maggiore rispetto al suo centro. Questo è chiamato effetto Marangoni ed è lo stesso fenomeno responsabile della formazione delle lacrime di vino, le goccioline o strisce di vino che si formano all'interno di un bicchiere di vino dopo averlo agitato o inclinato.
In secondo luogo, in questa tecnica artistica anche lo strato di pittura sottostante gioca un ruolo importante. Il dottor Chan ha testato vari tipi di liquidi. Affinché i frattali emergano, il liquido deve essere un fluido la cui viscosità diminuisce sotto sollecitazione di taglio, il che significa che deve comportarsi in qualche modo come il ketchup.
È risaputo che è difficile far uscire il ketchup dalla bottiglia se non la si agita. Ciò accade perché la viscosità del ketchup cambia a seconda della deformazione di taglio. Quando agiti la bottiglia, il ketchup diventa meno viscoso, rendendo più facile versarlo nel piatto. Come si applica questo alla pittura dendritica?
"Nella pittura dendritica, la goccia d'inchiostro in espansione taglia lo strato sottostante di pittura acrilica. Non è forte come lo scuotimento di una bottiglia di ketchup, ma è pur sempre una forma di tensione di taglio. Come con il ketchup, maggiore è lo stress, più è più facile che le goccioline di inchiostro scorrano," spiega il Dr. Chan.
"Abbiamo anche dimostrato che la fisica dietro questa tecnica di pittura dendritica è simile al modo in cui il liquido viaggia in un mezzo poroso, come il suolo. Se guardassi la miscela di vernice acrilica al microscopio, vedresti una rete di strutture microscopiche fatto di molecole polimeriche e pigmenti, la gocciolina di inchiostro tende a farsi strada attraverso questa rete sottostante, viaggiando attraverso percorsi di minor resistenza, che portano al modello dendritico," aggiunge il prof. Fried.
Ogni stampa dendritica è unica nel suo genere, ma ci sono almeno due aspetti chiave che gli artisti possono prendere in considerazione per controllare il risultato della pittura dendritica. Il primo e più importante fattore è lo spessore dello strato di vernice steso sulla superficie. Il dottor Chan ha osservato che i frattali ben rifiniti appaiono con uno strato di vernice più sottile di mezzo millimetro.
Il secondo fattore da sperimentare è la concentrazione del mezzo diluente e della vernice in questo strato di vernice. Il Dr. Chan ha ottenuto i frattali più dettagliati utilizzando tre parti di mezzo diluente e una parte di vernice, oppure due parti di mezzo diluente e una parte di vernice. Se la concentrazione della vernice è maggiore, la goccia non potrà diffondersi bene. Al contrario, se la concentrazione di vernice è inferiore, si formeranno bordi sfocati.
Questo non è il primo progetto di incontro tra scienza e arte intrapreso dai membri dell'Unità di Meccanica e Materiali. Ad esempio, hanno progettato e installato una scultura mobile nel campus dell’OIST. La scultura esemplifica una famiglia di dispositivi meccanici, chiamati caleidocicli di Möbius, inventati nell'Unità, che possono offrire linee guida per la progettazione di composti chimici con nuove proprietà elettroniche.
Attualmente, il dottor Chan sta anche sviluppando nuovi metodi per analizzare come si evolve la complessità di uno schizzo o di un dipinto durante la sua creazione. Lui e il Prof. Fried sono ottimisti sul fatto che questi metodi potrebbero essere applicati per scoprire strutture nascoste in immagini di fluidi fluenti catturate sperimentalmente o generate numericamente.
"Perché dovremmo limitare la scienza al solo progresso tecnologico?" si chiede il dottor Chan. "Mi piace esplorare il suo potenziale anche per promuovere l'innovazione artistica. Faccio arte digitale, ma ammiro molto gli artisti tradizionali. Li invito sinceramente a sperimentare vari materiali e a contattarci se sono interessati a collaborare ed esplorare la fisica nascosti nelle loro opere d'arte."
Tutti possono divertirsi creando dipinti dendritici. I materiali necessari includono una superficie non assorbente (vetro, carta sintetica, ceramica, ecc.), un pennello, una spazzola per capelli, alcol denaturato (alcol isopropilico), inchiostro acrilico, vernice acrilica e mezzo di colata.
Ulteriori informazioni: San To Chan et al, Marangoni che diffonde su substrati liquidi nell'arte dei nuovi media, PNAS Nexus (2024). DOI:10.1093/pnasnexus/pgae059
Informazioni sul giornale: PNAS Nexus
Fornito dall'Okinawa Institute of Science and Technology
