Imaginați-vă un tablou neprețuit care a fost devastat de un incendiu devastator. Vopselele frumoase, aplicate minuțios în multe nuanțe, au dispărut sub straturi de funingine neagră. S-ar părea că capodopera este pierdută iremediabil.
Magie științifică
Dar nu dispera. Imaginea este plasată într-o cameră vid, în interiorul căreia este creată o substanță puternică invizibilă numită oxigen atomic. Pe parcursul mai multor ore sau zile, placa dispare încet, dar sigur, iar culorile încep să reapară. Finisată cu un strat proaspăt de lac transparent, pictura își revine la strălucirea de odinioară.
Poate părea magie, dar este știință. Metoda, dezvoltată de oamenii de știință de la Centrul de Cercetare Glenn (GRC) al NASA, folosește oxigenul atomic pentru a păstra și a restaura arta altfel deteriorată iremediabil. De asemenea substantacapabil să sterilizeze complet implanturile chirurgicale destinate corpului uman, reducând foarte mult riscul de inflamație. Pentru pacienții diabetici, ar putea îmbunătăți un dispozitiv de monitorizare a glucozei care ar necesita doar o parte din sângele necesar anterior pentru testare, astfel încât pacienții să își poată monitoriza starea. Substanța poate textura suprafața polimerilor pentru o mai bună aderență a celulelor osoase, ceea ce deschide noi posibilități în medicină.
Și această substanță puternică poate fi obținută direct din aer.
Oxigen atomic și molecular
Oxigenul există în mai multe forme diferite. Gazul pe care îl respirăm se numește O2, adică este format din doi atomi. Există și oxigenul atomic, a cărui formulă este O (un atom). A treia formă a acestui element chimic este O3. Acesta este ozonul, care, de exemplu, se găsește în atmosfera superioară a Pământului.
Oxigenul atomic în condiții naturale de pe suprafața Pământului nu poate exista mult timp. Are o reactivitate extrem de mare. De exemplu, oxigenul atomic din apă formează peroxid de hidrogen. Dar în spațiu, unde există multă radiație ultravioletă, moleculele O2 se despart mai ușor pentru a forma o formă atomică. Atmosfera pe orbita joasă a Pământului este 96% oxigen atomic. În primele zile ale misiunilor navetei spațiale NASA, aceasta a cauzat probleme.
Rău pentru bine
După Bruce Banks, fizician seniorLa Alphaport, o filială de cercetare a mediului spațial a Centrului Glenn, după primele zboruri ale navetei, materialele construcției acesteia păreau acoperite de îngheț (au fost puternic erodate și texturate). Oxigenul atomic reacționează cu materialele organice ale pielii navei spațiale, deteriorându-le treptat.
GIZ a început investigarea cauzelor pagubei. Drept urmare, cercetătorii nu numai că au creat metode pentru a proteja navele spațiale de oxigenul atomic, ci au găsit și o modalitate de a folosi potențiala putere distructivă a acestui element chimic pentru a îmbunătăți viața pe Pământ.
Eroziune în spațiu
Când o navă spațială se află pe orbita joasă a Pământului (unde sunt lansate vehicule cu echipaj și unde se află ISS), oxigenul atomic format din atmosfera reziduală poate reacționa cu suprafața navei spațiale, provocând daune acestora. În timpul dezvoltării sistemului de alimentare cu energie al stației, au existat îngrijorări că rețelele de celule solare realizate din polimeri se vor degrada rapid datorită acțiunii acestui oxidant activ.
Sticlă flexibilă
NASA a găsit o soluție. Un grup de oameni de știință de la Centrul de Cercetare Glenn a dezvoltat un strat subțire de acoperire pentru celulele solare, care era imun la acțiunea unui element coroziv. Dioxidul de siliciu, sau sticla, este deja oxidat, deci nu poate fi deteriorat de oxigenul atomic. Cercetătoria creat un strat de sticlă siliconică transparentă, atât de subțire încât a devenit flexibilă. Acest strat protector aderă puternic la polimerul panoului și îl protejează de eroziune fără a compromite nici una dintre proprietățile sale termice. Acoperirea a protejat până acum cu succes rețelele solare ale Stației Spațiale Internaționale și a fost folosită și pentru a proteja celulele solare ale lui Mir.
Panourile solare au supraviețuit cu succes mai mult de un deceniu în spațiu, a spus Banks.
Îmblanzirea puterii
Prin desfășurarea a sute de teste care au făcut parte din dezvoltarea învelișului atomic rezistent la oxigen, o echipă de oameni de știință de la Centrul de Cercetare Glenn a câștigat experiență în înțelegerea modului în care funcționează substanța chimică. Experții au văzut și alte posibilități de utilizare a elementului agresiv.
Potrivit Banks, grupul a devenit conștient de schimbarea chimiei suprafeței, erodarea materialelor organice. Proprietățile oxigenului atomic sunt de așa natură încât este capabil să elimine orice hidrocarbură organică, care nu reacționează ușor cu substanțele chimice obișnuite.
Cercetătorii au descoperit multe moduri de a-l folosi. Ei au aflat că oxigenul atomic transformă suprafețele siliconilor în sticlă, ceea ce poate fi util în realizarea componentelor sigilate ermetic fără ca acestea să se lipească unele de altele. Acest proces a fost dezvoltat pentru a sigila Stația Spațială Internațională. În plus, oamenii de știință au descoperit că oxigenul atomic poate repara și menține celulele deteriorate.opere de artă, îmbunătățesc materialele structurilor aeronavelor și beneficiază de oameni, deoarece poate fi utilizat într-o varietate de aplicații biomedicale.
Camere foto și dispozitive portabile
Există diferite moduri prin care oxigenul atomic poate afecta o suprafață. Camerele cu vid sunt cel mai frecvent utilizate. Dimensiunile variază de la o cutie de pantofi la o instalație de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Folosind radiații cu microunde sau radiofrecvență, moleculele O2 sunt descompuse la starea de oxigen atomic. În cameră este plasată o probă de polimer, al cărei nivel de eroziune indică concentrația substanței active în interiorul instalației.
O altă modalitate de a aplica o substanță este un dispozitiv portabil care vă permite să direcționați un flux îngust de oxidant către o anumită țintă. Este posibil să se creeze o baterie de astfel de fluxuri care să poată acoperi o zonă mare a suprafeței tratate.
Pe măsură ce se fac mai multe cercetări, un număr tot mai mare de industrii manifestă interes pentru utilizarea oxigenului atomic. NASA a stabilit multe parteneriate, asociații mixte și filiale care au avut succes în multe zone comerciale în majoritatea cazurilor.
Oxigen atomic pentru organism
Studiul domeniului de aplicare al acestui element chimic nu se limitează la spațiul cosmic. Oxigenul atomic, ale cărui proprietăți utile au fost identificate, dar și mai multe dintre ele rămân de studiat, a găsit multeaplicații.
Este folosit pentru a textura suprafața polimerilor și pentru a le face capabili să fuzioneze cu osul. Polimerii resping de obicei celulele osoase, dar elementul activ chimic creează o textură care îmbunătățește aderența. Acest lucru duce la un alt beneficiu pe care îl aduce oxigenul atomic - tratamentul bolilor sistemului musculo-scheletic.
Acest agent oxidant poate fi folosit și pentru a îndepărta contaminanții activi biologic din implanturile chirurgicale. Chiar și cu practicile moderne de sterilizare, poate fi dificil să îndepărtați toate reziduurile de celule bacteriene, numite endotoxine, de pe suprafața implanturilor. Aceste substanțe sunt organice, dar nu vii, așa că sterilizarea nu este capabilă să le elimine. Endotoxinele pot provoca inflamații post-implant, care este una dintre principalele cauze ale durerii și potențialele complicații la pacienții cu implant.
Oxigenul atomic, ale cărui proprietăți benefice vă permit să curățați proteza și să îndepărtați toate urmele de materiale organice, reduce semnificativ riscul de inflamație postoperatorie. Acest lucru duce la rezultate mai bune ale operațiilor și la mai puțină durere pentru pacienți.
Alinare pentru diabetici
Tehnologia este folosită și în senzorii de glucoză și alte monitoare pentru știința vieții. Folosesc fibre optice acrilice texturate cu oxigen atomic. Această prelucrare permite fibrelor să filtreze celulele roșii din sânge, permițând serului de sânge să contacteze mai eficientcomponentă a monitorului de detectare chimică.
Conform lui Sharon Miller, un inginer electrician din cadrul Departamentului de Mediu și Experimente Spațiale de la Centrul de Cercetare Glenn al NASA, acest lucru face ca testul să fie mai precis, în timp ce necesită un volum mult mai mic de sânge pentru a măsura glicemia unei persoane. Puteți face o injecție aproape oriunde pe corp și puteți obține suficient sânge pentru a vă stabili nivelul de zahăr din sânge.
O altă modalitate de a obține oxigen atomic este peroxidul de hidrogen. Este un agent oxidant mult mai puternic decât unul molecular. Acest lucru se datorează ușurinței cu care peroxidul se descompune. Oxigenul atomic, care se formează în acest caz, acționează mult mai energetic decât oxigenul molecular. Acesta este motivul pentru utilizarea practică a peroxidului de hidrogen: distrugerea moleculelor de coloranți și microorganisme.
Restaurare
Când operele de artă sunt în pericol de deteriorare ireversibilă, oxigenul atomic poate fi folosit pentru a îndepărta contaminanții organici, lăsând materialul de pictură intact. Procesul îndepărtează toate materialele organice, cum ar fi carbonul sau funinginea, dar, în general, nu funcționează pe vopsea. Pigmentii sunt în mare parte anorganici la origine și sunt deja oxidați, ceea ce înseamnă că oxigenul nu îi va deteriora. Coloranții organici pot fi, de asemenea, salvați cu un timp atent de expunere. Pânza este complet sigură, deoarece oxigenul atomic atinge doar suprafața picturii.
Operele de artă sunt plasate într-o cameră vid, îndin care se produce oxidantul. În funcție de gradul de deteriorare, pictura poate rămâne acolo de la 20 la 400 de ore. Un flux de oxigen atomic poate fi folosit și pentru tratamentul special al unei zone deteriorate care necesită restaurare. Acest lucru elimină necesitatea de a plasa lucrări de artă într-o cameră cu vid.
Finginea și rujul nu sunt o problemă
Muzeele, galeriile și bisericile au început să contacteze GIC pentru a-și conserva și restaura operele de artă. Centrul de cercetare a demonstrat capacitatea de a restaura un tablou deteriorat de Jackson Pollack, de a îndepărta rujul dintr-un tablou Andy Warhol și de a păstra pânzele deteriorate de fum la Biserica Sf. Stanislaus din Cleveland. Echipa Centrului de Cercetare Glenn a folosit oxigenul atomic pentru a restaura o piesă despre care se credea a fi pierdută, o copie italiană veche de secole a Madonei în scaun a lui Rafael, deținută de Biserica Episcopală St. Alban din Cleveland.
Potrivit Banks, acest element chimic este foarte eficient. În restaurarea artistică, funcționează perfect. Adevărat, acesta nu este ceva care poate fi achiziționat într-o sticlă, dar este mult mai eficient.
Explorând viitorul
NASA a lucrat pe o bază rambursabilă cu o varietate de părți interesate de oxigenul atomic. Centrul de Cercetare Glenn a servit persoane ale căror neprețuite opere de artă au fost deteriorate în incendii, precum și corporații care căutau utilizări pentru substanță.în aplicații biomedicale, cum ar fi LightPointe Medical din Eden Prairie, Minnesota. Compania a descoperit multe utilizări pentru oxigenul atomic și caută să găsească mai multe.
Potrivit Banks, există multe zone neexplorate. Au fost descoperite un număr semnificativ de aplicații pentru tehnologia spațială, dar probabil că există mai multe în afara tehnologiei spațiale.
Spațiul în slujba omului
Grupul de oameni de știință speră să continue să exploreze modalități de utilizare a oxigenului atomic, precum și direcții promițătoare deja găsite. Multe tehnologii au fost brevetate, iar echipa GIZ speră că companiile vor licenția și comercializa unele dintre ele, ceea ce va aduce și mai multe beneficii omenirii.
În anumite condiții, oxigenul atomic poate provoca daune. Datorită cercetătorilor NASA, această substanță aduce acum o contribuție pozitivă la explorarea spațiului și la viața pe Pământ. Fie că este vorba de conservarea operelor de artă neprețuite sau de vindecarea oamenilor, oxigenul atomic este cel mai puternic instrument. Lucrul cu el este răsplătit de o sută de ori, iar rezultatele sale devin vizibile imediat.
