Fotochemický modrotisk

Fotochemický modrotisk (též kyanotypie nebo železitý tisk, z řeckého kyanos = modrý) je jedna z historicky nejstarších fotografických technik, jejímž produktem jsou výrazně modré obrazy.

Tento proces vyvinul v roce 1842 anglický přírodovědec a astronom Sir John Frederick Herschel (1792-1871). Kyanotypie tak byla historicky třetí fotografickou technikou po daguerrotypii a talbotypii (kalotypii), s níž bylo možno zhotovovat stabilní fotografické obrazy. Na rozdíl od předešlých technik založených na stříbrných solích je kyanotypie  založena na fotocitlivosti železitých komplexů, což jí řadí k levnějším technikám. Sám Herschel je pak autorem běžně užívaných výrazů negativ, pozitiv, fotografie a snímek.

Obr. 1: Sir John Frederick Herschel, anglický astronom, matematik, chemik a průkopník fotografie, zejména modrotisku

Intenzivní, možno říci až křiklavě modrá barva kyanotypů se však hodila jenom pro malé spektrum motivů, vůbec však nebyla vhodná pro portréty a krajiny, což byla v 19. století nejoblíbenější témata. Peter Henry Emerson (1856–1936), anglický fotograf, zakladatel naturalistické fotografie, tehdy prohlásil: „Jenom vandal by tisknul krajinu červeně nebo modrotiskem“.

Technika kyanotypie byla mnohem vřeleji přijata v technických kruzích pro zhotovování kopií stavebních a strojírenských výkresů, kde sytá modř vůbec nevadila. Od 70. let 19. století se začala masivně rozšiřovat. Od původního kopírování, prováděného kompletně ručně na slunci, se postupně vývoj posouval od předhotovených, komerčně dostupných fotocitlivých papírů, přes elektricky osvětlené prosvětlovací aparáty, až k plně automatickým kopírovacím strojům, které zastaly osvit, ustálení i sušení kopií, jež se prosadily ve 20. letech 20. století.

Od 40. let je však tento mokrý kopírovací proces nahrazován uživatelsky příjemnějším procesem diazotypie (Ozalid^®) a dalšími suchými kopírovacími procesy (Xerox^®).

Kyanotypie byla také používána fotografy 19. století jako levná technika ke zhotovení testovacích výtisků fotografií než se přešlo k finální projekci na papírovou předlohu.

Anna Atkins (roz. Children, 1799-1871), anglická botanička, byla první fotografkou na světě a toto její prvenství je úzce spjato s fotochemickým modrotiskem. Díky známostem jejího otce Johna George Childrena s tehdejšími členy Královské společnosti Williamem Henry Fox Talbotem a sirem Johnem Herschelem se dozvěděla o tehdy nově objevených fotografických postupech. Pomocí kyanotypie na fotocitlivém papíru zhotovila fotogramy (přímé fotografické obtisky) mořských řas vyskytujících se na britských ostrovech,  z čehož vzniklo první dílo nazvané Photographs of British Algae: Cyanotype Impressions  vydané  v roce 1843 v několika exemplářích. Tato kniha byla první fotograficky ilustrovanou knihou a zároveň jasným důkazem toho, že fotografie může být zároveň estetická a vědecky prospěšná.

Obr. 2: Snímek řasy z knihy Anny Atkins

Fotochemický modrotisk byl v posledních desetiletích oživen uměleckou komunitou, jakožto cenově poměrně nenáročná a esteticky zajímavá technika pro tvorbu neobvyklých motivů na papírových a textilních plochách a je často využívána v různých kreativních workshopech.

Pro učitele

Díky nízké toxicitě užitých chemikálií a práci se zředěnými roztoky je možné s pomocí fotochemického modrotisku provádět působivé kreativní aktivity v hodinách výtvarné výchovy, případně v mezioborových projektech.

Téměř každý, kdo se s fotochemickým modrotiskem setká poprvé, je fascinován, jak světlo postupně na fotocitlivém papíře vykresluje viditelný obraz předlohy, například listu kapradiny, ptačího pera či negativu, a jak tento obraz pak ustálením v čisté vodě získává jasně modré finální zabarvení.

Jak funguje fotochemický modrotisk?

Principem kyanotypie je tvorba berlínské, respektive Turnbullovy modři (v anglické literatuře též nazývaná jako pruská modř "prussian blue") sloučením železnaté soli s červenou krevní solí (hexykyanoželezitanem draselným) v místě, kde na fotocitlivý papír dopadá světlo.

Schéma 1: Tvorba Berlínské (resp. Turnbullovy) modři

Dříve se v literatuře mínilo, že Berlínská modř vzniklá reakcí Fe³⁺ se žlutou krevní solí K₄[Fe(CN)₆] je odlišná sloučenina od Turnbullovy modři připravené reakcí Fe²⁺ s červenou krevní solí K₃[Fe(CN)₆]. Soudobý výzkum však ukazuje, že obě sloučeniny jsou svou chemickou strukturou identické a mírné rozdíly v odstínu těchto modří jsou spíše dány metodou přípravy, charakterem nečistot a velikostí mikročástic.

Jak na to

Klasická forma fotochemického modrotisku spočívá v tom, že se papír potře vodným roztokem fotocitlivé směsi dvou chemikálií, z nichž jedna je fotocitlivý komplex železa v oxidačním stavu Fe³⁺ s vhodně volenou dikarboxylovou kyselinou, nejčastěji kyselinou citronovou nebo šťavelovou, a hexakyanoželezitanu tridraselného (červenou krevní solí). Výsledný nátěr se nechá bez přístupu světla zaschnout a poté je takto zcitlivělý papír pokryt negativovou předlohou nebo různými předměty či neprůsvitnými vzory a následně se vystaví účinkům UV světla či fialového světla (buď původem z UV lampy nebo slunce).

Fotocitlivý železitý komplex tvoří srdce celého procesu. Atom železa v oxidačním stavu Fe³⁺ se koordinuje k šesti karboxylátovým skupinám obsaženým v aniontech dikarboxylové (nebo trikarboxylové) kyseliny. V případě kyseliny šťavelové se na atom železa koordinují tři šťavelanové anionty a jedná se o oktaedrický tris(oxalato)železitanový komplex, který je za běžných podmínek stabilní, krystalická, poměrně dobře voděrozpustná sloučenina trávově zelené barvy.

Obr. 3: Struktura fotocitlivého komplexu

Historicky vzato, původní receptura Sira Herschela vycházela z amonné soli kyseliny citronové, pozdější průmyslově užívané receptury však přešly na oxalátový proces, který umožňuje rychlejší tisk s lepším podáním kontrastu a také není náchylný k plesnivění (amonná sůl kyseliny citronové je poměrně dobré živné médium poskytující uhlík i dusík pro různé plísně).

Fialová a ultrafialová složka světla mají dostatečně vysokou energii k nabuzení tris(oxalato)železitanového komplexu do excitovaného stavu. Komplex je v excitovaném stavu nestabilní a dochází k redoxní reakci – centrální atom železa Fe³⁺ jakožto oxidant zoxiduje blízký šťavelanový anion na oxid uhličitý a redukuje se na železo v oxidačním stavu Fe²⁺. Čerstvě vzniklé železnaté ionty se ihned slučují uvnitř papírového vlákna s červenou krevní solí za vzniku nerozpustné Berlínské modři. Ve zjednodušené formě se dá světlocitlivá reakce popsat následovně:

Schéma 2: Fotochemický rozklad tris(oxalato)železitanového aniontu

Tam, kde světlo nestačilo dopadnout na fotocitlivou plochu, zůstávají výchozí chemikálie beze změny. Vymývání neosvětlené části papíru pod tekoucí vodou odstraní všechny dobře rozpustné složky a zanechá jen nerozpustný modrý obraz uvězněný v mikrostruktuře papírového vlákna.

Zajímavé je, že delší doba expozice vede k prohloubení míry fotochemické redukce štavelanovým iontem až do té míry, že se původní modrý odstín začne zbarvovat do našedlého odstínu, což je dáno redukcí na berlínskou běl o složení  Fe²⁺₂[Fe²⁺(CN)₆]; to je obvykle dobrým indikátorem, že expozice by měla být ukončena. Po vymytí se obraz postupně navrací k původní modré barvě oxidací vzdušným kyslíkem, alternativně lze tento proces drasticky urychlit máčením ve zředěném peroxidu vodíku a výsledkem je okamžité a vizuálně velmi efektní dosažení maximálního kontrastu.

Obr 4: Prvotní fáze expozice fotocitlivé vrstvy přes negativovou průsvitku

Obr 5: Kyanotyp před promytím a ustálením

Obr 6: Modrotisky s odlišnou dobou expozice

Takto zhotovený obraz má intenzivně modrou barvu a je velmi stabilní vůči kyslíku a světlu (původní Herschelovy kyanotypy uložené v muzeu jsou i po více než 160 letech pořád stejně výrazné!), je relativně stabilní vůči slabým a zředěným kyselinám, avšak není stabilní vůči alkáliím, které ho agresivně vybělují do žluta. Naleptání obrazu pomocí zředěného roztoku uhličitanu sodného (prací sody) je možné využít k následnému tónování; například kombinace naleptání obrazu zředěným roztokem prací sody, následné promytí a louhování v roztoku silného černého čaje nebo kávy vede k příjemnějšímu tónování do hněda.

Alkalická nestabilita modrotisků je důvodem, proč je nutné se vyhnout papírům obsahujícím vysoký podíl alkalizujících látek (vysoký podíl křídy a dalších aditiv), což může působit předčasné žloutnutí/hnědnutí a zpomalení fotochemické reakce, která nejlépe probíhá za mírně kyselého pH.

Poslední tip pro učitele: Kyanotypie se neomezuje pouze na tisk na papír, ale stejně tak dobře je možné tisknout na povrch dřeva, skla, keramiky či na bavlněnou tkaninu a vytvářet tak esteticky zajímavé předměty. Například vlastní trička s potiskem, vázičky, skleničky, talíře... Možnosti závisí jen na fantazii Vaší a Vašich svěřenců.