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Nata nel 1928, si laurea in Fisica nel 1951 presso la facoltà di Scienze dell'Università degli Studi di Milano. Antonietta Gallone svolge le sue iniziali attività di ricerca al Politecnico di Milano in uno dei primi laboratori laser al mondo, occupandosi poi di spettroscopia positronica con il professor Alfredo Dupasquier. Al Politecnico ricopre poi il ruolo di ricercatrice, afferente all'Istituto di Fisica ma collaborando con diversi enti e centri di ricerca, tra cui l'Istituto Gino Bozza. A partire dal 1976 si dedica all'applicazione di tecniche "fisico-chimiche" al campo della conservazione.
Antonietta Gallone è stata tra le prime donne che nel secondo dopoguerra si avventurarono nel campo della 'diagnostica' sui beni culturali, per utilizzare un termine mutuato dalla medicina. È bene ricordare che la prima italiana a dedicarsi all'applicazione delle scienze per lo studio e la conservazione dei beni culturali, settore che per anni era stato di dominio maschile, è stata Raffaella Rossi Manaresi (Bologna, 1924-2011): all'incirca coetanea di Gallone, ma laureata in chimica, esordisce verso la fine degli anni Sessanta con studi sui materiali lapidei. Lavora per la Soprintendenza alle Belle Arti di Bologna, nella quale Cesare Gnudi e Andrea Emiliani erano riusciti a istituire un Laboratorio scientifico per la conservazione delle opere d'arte.
Mentre, a caldeggiare la svolta professionale di Antonietta Gallone nel segno dei beni culturali è l'allora Soprintendente ai Monumenti e alle Gallerie della Lombardia, Franco Russoli (1923-1977), ideatore della "Grande Brera", e la sua succeditrice Stella Matalon, con i quali Antonietta stringe un rapporto amicale e di ricco scambio intellettuale. Russoli per primo le chiede di effettuare delle indagini su alcuni dipinti di Brera in restauro, con le tecniche all'avanguardia disponibili nei laboratori del Politecnico, sull'esempio di quanto si stava realizzando nei laboratori dei musei francesi che lo storico aveva avuto modo di visitare grazie ai suoi rapporti con l'ICOM (International Council of Museums).
Già dagli anni Trenta del Novecento, infatti, l'interesse degli storici si stava estendendo alle indagini con tecniche analitiche sempre più avanzate, per identificare pigmenti, leganti, materiali e tecniche impiegate dagli artisti o nei restauri passati, contribuendo, da un lato, a trasformare la disciplina del restauro da mero intervento di ripristino a restauro conservativo, in un'azione che preserva il bene culturale monitorandone i processi di degrado; dall'altro, venendo in aiuto al processo di autenticazione delle opere, nonostante molti mettessero in guardia dall'eccesso di fiducia verso i metodi scientifici a scapito dell'analisi storico-critica. In anticipo sui tempi e in controtendenza rispetto a molti dei suoi colleghi, Antonietta definiva «un residuo del positivismo» la fiducia quasi assoluta di ottenere sempre risultati certi in grado di spiegare tutto.
Nel corso della sua carriera scientifica, Antonietta Gallone si distingue per la familiarità con la storia dell'arte e delle tecniche. Sostiene, inoltre, con convinzione la necessità che analisti e tecnici di laboratorio debbano essere formati non solo sulla scienza dei materiali ma anche, per l'appunto, sulle tecniche artistiche, promuovendo con entusiasmo il dialogo tra storici, restauratori ed esperti scientifici, incitando la multidisciplinarietà. Contribuisce, col suo approccio pionieristico, a delineare il profilo professionale del conservation scientist.
Gallone effettua perlopiù analisi micro-distruttive basate sul prelievo di campioni microscopici da manufatti artistici. Fra le tecniche da lei adottate, si possono citare gli studi stratigrafici con microscopia ottica ed elettronica (SEM), capaci di fornire dati sulla morfologia del campione e degli strati pittorici e materiali di cui è costituito; alcune tecniche di imaging allora all'avanguardia come la riflettografia, in grado per esempio di rivelare la presenza di disegni preparatori, pentimenti o restauri dell'opera, senza arrecarle danno; così come si serve di indagini composizionali, cioè che permettono di ottenere dati sulla composizione chimica (a livello elementale o molecolare) del materiale: test microchimici (MCA), analisi spettrometriche per dispersione di energia (SEM-EDS), per diffrazione di raggi X (XRD), prove di colorazione (ST), etc.
Agli inizi degli anni Ottanta, con Giovanni Bottiroli (CNR Pavia), dà un importante contributo ai metodi di analisi dell'epoca, mettendo a punto una tecnica per l'identificazione di leganti tradizionali all'interno degli strati del campione, la microspettrofluorimetria UV. Tale tecnica si attua attraverso l'osservazione degli spettri fluorescenti, indotti dai raggi UV sui campioni già inglobati in resina.
Nel corso della sua carriera collabora con diverse istituzioni museali ed enti pubblici e privati. Tra i grandi restauri ai quali contribuisce con le sue indagini, si ricorda quello dell'Ultima Cena di Leonardo da Vinci che la vede operare, dal principio degli anni Ottanta fino al 1999, accanto alla restauratrice Pinin Brambilla Barcilon (1925-2020).
Prodotto della sua lunga attività è un archivio composto da diverse centinaia di relazioni tecniche che descrivono indagini morfologiche e composizionali condotte su campioni prelevati dalle opere di importanti pittori come Leonardo, Giotto, Raffaello, Mantegna, Tintoretto, nonché da beni architettonici, opere scultoree e musive, filati e reperti archeologici. Questa ingente mole di dati ha avuto un ruolo rilevante per la comprensione delle tecniche artistiche ed è stata ampiamente utilizzata nel restauro di molti capisaldi del patrimonio artistico italiano.
Nell'archivio omonimo al Politecnico di Milano si conservano diverse migliaia di micro-campioni, conservati con premura dalla studiosa per garantirne, in prospettiva, la disponibilità a possibili ulteriori ricerche con strumenti più accurati.

«I maestri del Rinascimento ci sembrano più vicini da quando al microscopio abbiamo scrutato la materia del colore e la maniera del loro dipingere»