Fotografía a través de la ciencia: Una introducción

Cuando tenía quince años de Navidad pedí una cámara fotográfica. No sé por qué decidí que quería aprender a tomar fotografías de verdad, pero mis padres cumplieron mi deseo y me dieron una cámara. Fui a un par de clases, pero nunca terminé de agarrarle el gusto.

A la fecha, más allá de alguna selfie o fotos de mi gato, apenas tomo fotografías con mi celular y hace meses que no subo nada nuevo a Instagram. Cuando alguien me pregunta digo que no sé comunicarme a través de imágenes, que lo mío son las palabras

Sin embargo, eso no es del todo verdad. Me fascinan las fotografías que toman otros y me encanta que mis amigos me compartan su mundo de esa forma, pero hasta este año nunca había leído o estudiado mucho al respecto. Esto cambió cuando en mayo comencé a colaborar con una fotógrafa para hacer un libro. Así comenzó una conversación sobre nuestros procesos y la manera en que podíamos hacerlos dialogar.

La primera cosa que aprendí es que la fotografía es la intersección de muchos mundos. En un artículo de 1852 publicado en La Lumière, J.D. DuVernay escribe que la fotografía es al mismo tiempo ciencia, arte e industria. Esta cita todavía está vigente. Dada su naturaleza polifacética, la fotografía es un objeto ideal desde el cual observar distintas formas en las que el arte y la ciencia se han influenciado a lo largo de la historia

“The relationship between what we see and what we know is never settled.” – John Berger

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La historia de la fotografía como una técnica puede contarse a través de los diversos avances tecnológicos que fueron dándose para crear primero la cámara, que podía enfocar una imagen y segundo una forma de fijar estas imágenes. La fotografía es una disciplina que se encuentra muy relacionada con la química, la física y la óptica.

Camera Obscura

No se sabe exactamente cuándo se inventó la primera cámara, aunque algunas versiones dicen que hace ya miles de años las poblaciones nómadas en el desierto observaron que cuando la luz se filtraba por un pequeño agujero, en sus tiendas se proyectaba una imagen de cabeza en la pared contraria. En el año 1021 Alhacén, el padre de la óptica, escribió un libro de siete volúmenes con todas sus observaciones sobre la naturaleza de la luz – en él describió por primera vez cómo construir una cámara oscura. Este título se lo dio muchos siglos después Johannes Kepler, que encontró la manera de hacer una cámara oscura portable a partir de la cual, más tarde, surgió el telescopio. Con el inicio de la observación del cosmos y un creciente interés sobre la naturaleza de la luz, la cámara siguió evolucionando. Para el siglo XVIII la cámara oscura era cada vez más transportable, pero todavía no había manera de capturar las imágenes que se veían en ella.

Materiales Fotosensibles

El avance en este sentido sucedió en 1727 cuando Johan Heinrich Schulze descubrió que el nitrato de plata se oscurecía cuando se exponía a la luz. Más tarde, se descubrió que los haluros de plata también tenían esta propiedad y, hasta la fecha, son la base de las películas fotográficas analógicas. Una vez que se encontró un material sensible a la luz, la pregunta que quedaba por responder era cómo se podía hacer que esta imagen se fijara permanentemente al papel. Henry Fox Talbot por un lado y Nicéphore Niépce, que al morir le dejó sus notas a Louise Daguerre, encontraron diversas maneras de fijar la fotografía a través de procesos químicos. Por ejemplo, en un principio Daguerre fijaba las fotografías con vapor de mercurio para remover el yoduro de plata restante. Por otra parte, Talbot fue el primero en utilizar el tiosulfato de sodio y un papel con cloruro de plata, que permitía crear un negativo que puede replicarse para crear muchas copias.

Fotografía analógica: la ciencia detrás de la cámara

Se considera que la primera fotografía de la historia fue tomada por Niepce en 1826 y se le conoce como “Vista desde la ventana en Le Gras”. Requirió ocho horas de exposición sobre una placa de peltre tratada con betún de Judea o chapopote. Hoy en día, es una de las 100 fotografías que cambió la historia.

El proceso de revelado analógico se divide en tres pasos: Primero la emulsión sensible a la luz se expone y se crea una imagen latente. Después se procesa, primero con un agente revelador que “amplifica” la imagen, la hace más visible, y después con un agente fijador, que la hace permanente. Así se obtiene el negativo de la imagen.

Para mirar el proceso químico con más cuidado hay que comenzar con la composición del papel o película fotográfica; esta está formada por muchísimas capas, pero las más importantes son primero una gelatina que protege la emulsión, una capa de antihalación que evita que los rayos de luz reboten y, finalmente, la película base hecha casi siempre de triacetato de celulosa. Estos son los ingredientes, pero ¿qué sucede exactamente al tomar una fotografía? Tomamos la cámara, le metemos el rollo y picamos un botón, pero en microscópico es un proceso mucho más complicado.

Concentrémonos primero en la emulsión de gelatina y cristales de un haluro de plata que es sensible a la luz. Tomemos como ejemplo el bromuro de plata [AgBr], que forma una red cristalina imperfecta debido a la diferencia de volumen entre el ion bromuro y el ion plata. Esto quiere decir que hay huecos entre los átomos, que son vitales para el proceso. Cuando tomamos una fotografía, dejamos entrar luz a la cámara. Cuando exponemos la película a estos rayos lo que está sucediendo es que muchos fotones golpean los átomos de AgBr provocando que el bromuro pierda un electrón. Al liberarse, esta partícula comienza a moverse por el cristal hasta que se encuentra con una imperfección y queda atrapada. Este proceso sucede varias veces y, por tanto, las imperfecciones se van llenando con los electrones libres. Hay que recordar que los electrones tienen carga negativa, por lo que otra forma de pensar esto es que se acumula carga negativa en los huecos. Por otra parte los iones plata (recordemos que teníamos bromuro de plata) son positivos y pueden moverse por la estructura cristalina. La carga negativa los atrae. Al encontrarse con el electrón, el ion de plata se convierte entonces en un átomo de plata metálica. Así se crea una especie de semilla de átomos de plata metálica alrededor de la imperfección del cristal. Estas semillas serán las que se revelen durante la siguiente parte del proceso: cuando sacamos el rollo de una cámara fotográfica y lo llevamos a revelar. 

Revelar un rollo fotográfico: la ciencia detrás

Hasta este punto, a escala macroscópica la imagen no tiene suficiente contraste para poder usarse porque las semillas son microscópicas y, entonces, la diferencia entre un cristal expuesto (que fue golpeado por la luz) y uno intacto es mínima. Para aumentar el contraste, se utiliza un agente revelador, también abreviado R, que es en realidad una mezcla de químicos. El agente revelador provoca una reacción de óxido-reducción – en pocas palabras, esta es una reacción en la que se lleva a cabo una transferencia de electrones.

En este caso la solución R reacciona con el bromuro de plata cediendo electrones para formar la plata metálica (Ag). La reacción se repite en todo el cristal hasta que todos los iones plata se convierten en plata metálica y se destruye el cristal.

Si la película se expone al revelador por mucho tiempo, en algún momento el revelador transformará todos los cristales, incluso aquellos sin una semilla, por lo cual hay que detener el proceso antes de que eso suceda. Como los cristales restantes todavía son sensibles a la luz, la solución más sencilla es deshacerse de ellos completamente para evitar que la imagen se vele. Para esto se lava la película en un baño del agente fijador, que reacciona con los haluros de plata y ayuda a disolverlos. El más común es el tiosulfato de sodio (Na₂S₂O₃).

Durante el proceso de fijación los átomos de bromuro de plata reaccionan con los iones tiosulfato para crear tiosulfato de plata y bromuro. El tiosulfato de plata es soluble en agua y por tanto se puede quitar con un lavado. Por otra parte, los átomos de plata metálica no reaccionan con el tiosulfato, así que permanecen adheridos a la película.

El negativo y positivo

Con todo este proceso los cristales de haluro de plata que recibieron luz se convierten a átomos de plata metálica, que es opaca y oscura y los que no recibieron luz se lavan y dejan atrás un vacío. Eso hace que en la imagen resultante los objetos (que no dejaron pasar la luz) se vean claros, mientras que los “espacios vacíos” de luz se ven oscuros. Es lo contrario a lo que vemos y por eso lo llamamos “negativo”. A continuación, para obtener una fotografía como la conocemos, se puede proyectar el negativo en una nueva superficie para crear un “positivo”, en otras palabras, hacer que los objetos se vean oscuros y los “vacíos” claros.

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En este primer artículo me he enfocado en dos pequeños momentos de la relación entre fotografía y ciencia. Primero un vistazo panorámico a su concepción, que se da debido a la experimentación y curiosidad científica a lo largo de siglos, y después una mirada detenida a las reacciones químicas a través de las cuales se obtiene un negativo, pero existen muchas otras formas de observar la bisagra entre el arte y la ciencia que crea la fotografía.

Actualmente, se toman más fotografías que en ningún otro momento de la historia; estamos inundados de imágenes y cualquiera que tenga un smartphone, puede tener una galería que represente su día a día. Esto coloca a la fotografía en medio de muchos debates sobre la objetividad y confiabilidad de las imágenes o la diferencia entre la fotografía como producto, como medio y como técnica. Todas estas facetas pueden relacionarse de una u  otra manera con la ciencia.

En los siguientes meses, mientras continúo mi trabajo con la fotógrafa, quiero imitar este medio en el que el trabajo en serie es tan típico. Quiero crear una serie a mi manera, deteniéndome a capturar distintos momentos de la fotografía en los que se puede ver la influencia que la ciencia y el arte han tenido una sobre la otra.

Sobre esto Paul Strand dijo: 

“Las tensiones entre representar e imaginar, entre descripción objetiva y ánimo moral, educación y entretenimiento, permean la crítica y práctica de la fotografía”. 

Yo agregaría, que estas tensiones también permean la ciencia y técnica que hay detrás, así como sus avances y nuestra relación con ella en el futuro.

Referencias:

Fujita, S. (2013). Organic Chemistry of Photography (2004th ed.). Springer.

Rick, Doble. (2016). A Brief History of Light & Photography 10.6084/M9.FIGSHARE.3980031.

Vogel, H. W. (2014). The chemistry of light and photography In its application to art, science, and industry. Book on Demand Ltd.

http://www.film-photography-blog.com/film-processing-chemistry-how-does-it-work/