Zamislite neprocjenjivu sliku koju je uništio razorni požar. Prekrasne boje, mukotrpno nanesene u mnogim nijansama, nestale su ispod slojeva crne čađe. Čini se da je remek djelo nepovratno izgubljeno.
Znanstvena magija
Ali ne očajavajte. Slika je smještena u vakuumsku komoru, unutar koje se stvara nevidljiva moćna tvar koja se zove atomski kisik. Tijekom nekoliko sati ili dana, plak polako, ali sigurno nestaje i boje se počinju ponovno pojavljivati. Završena sa svježim slojem prozirnog laka, slika vraća nekadašnju slavu.
Možda se čini kao magija, ali to je znanost. Metoda, koju su razvili znanstvenici u NASA-inom Glenn Research Center (GRC), koristi atomski kisik za očuvanje i obnavljanje inače nepopravljivo oštećene umjetnosti. Supstanca takođermogu u potpunosti sterilizirati kirurške implantate namijenjene ljudskom tijelu, uvelike smanjujući rizik od upale. Za dijabetičare bi mogao poboljšati uređaj za praćenje glukoze koji bi zahtijevao samo dio krvi koji je prethodno bio potreban za testiranje kako bi pacijenti mogli pratiti svoje stanje. Supstanca može teksturirati površinu polimera radi boljeg prianjanja koštanih stanica, što otvara nove mogućnosti u medicini.
A ova moćna tvar se može dobiti ravno iz zraka.
Atomski i molekularni kisik
Kisik postoji u nekoliko različitih oblika. Plin koji udišemo zove se O2, što znači da se sastoji od dva atoma. Postoji i atomski kisik čija je formula O (jedan atom). Treći oblik ovog kemijskog elementa je O3. Ovo je ozon, koji se, na primjer, nalazi u gornjoj atmosferi Zemlje.
Atomski kisik u prirodnim uvjetima na površini Zemlje ne može postojati dugo vremena. Ima izuzetno visoku reaktivnost. Na primjer, atomski kisik u vodi tvori vodikov peroksid. Ali u svemiru, gdje ima puno ultraljubičastog zračenja, O2 molekule se lakše raspadaju i tvore atomski oblik. Atmosfera u niskoj Zemljinoj orbiti sastoji se od 96% atomskog kisika. U ranim danima NASA-inih svemirskih šatlova, uzrokovao je probleme.
Šteta za dobro
Prema Bruceu Banksu, višem fizičaruU Alphaportu, podružnici Centra Glenn za istraživanje svemirskog okoliša, nakon prvih nekoliko letova shuttlea, materijali njegove konstrukcije izgledali su kao da su prekriveni mrazom (bili su jako erodirani i teksturirani). Atomski kisik reagira s organskim materijalima kože svemirskih letjelica, postupno ih oštećujući.
GIZ je počeo istraživati uzroke štete. Kao rezultat toga, istraživači ne samo da su stvorili metode za zaštitu svemirskih letjelica od atomskog kisika, već su pronašli i način za korištenje potencijalne razorne moći ovog kemijskog elementa za poboljšanje života na Zemlji.
Erozija u svemiru
Kada se letjelica nalazi u niskoj Zemljinoj orbiti (gdje se lansiraju vozila s ljudskom posadom i gdje se nalazi ISS), atomski kisik formiran iz preostale atmosfere može reagirati s površinom letjelice, uzrokujući njihovu štetu. Tijekom razvoja sustava napajanja stanice, postojala je zabrinutost da bi se nizovi solarnih ćelija napravljeni od polimera brzo degradirali zbog djelovanja ovog aktivnog oksidatora.
Fleksibilno staklo
NASA je pronašla rješenje. Skupina znanstvenika iz istraživačkog centra Glenn razvila je tankoslojni premaz za solarne ćelije koji je bio imun na djelovanje korozivnog elementa. Silicijev dioksid, odnosno staklo, već je oksidiran, pa ga atomski kisik ne može oštetiti. Istraživačistvorio premaz od prozirnog silikonskog stakla, toliko tanak da je postao fleksibilan. Ovaj zaštitni sloj čvrsto prianja na polimer ploče i štiti ga od erozije bez ugrožavanja njegovih toplinskih svojstava. Premaz je do sada uspješno štitio solarne nizove Međunarodne svemirske postaje, a također je korišten za zaštitu Mirovih solarnih ćelija.
Solarni paneli uspješno su preživjeli više od desetljeća u svemiru, rekao je Banks.
Taming the Power
Provođenjem stotina testova koji su bili dio razvoja premaza otpornog na atomski kisik, tim znanstvenika u Glenn Research Center stekao je iskustvo u razumijevanju kako kemikalija djeluje. Stručnjaci su vidjeli i druge mogućnosti za korištenje agresivnog elementa.
Prema Banksu, grupa je postala svjesna promjene u površinskoj kemiji, erozije organskih materijala. Svojstva atomskog kisika su takva da može ukloniti bilo koji organski, ugljikovodik, koji ne reagira lako s običnim kemikalijama.
Istraživači su otkrili mnoge načine za korištenje. Naučili su da atomski kisik pretvara površine silikona u staklo, što može biti korisno u izradi komponenti hermetički zatvorenih bez lijepljenja jedna za drugu. Ovaj proces je razvijen kako bi se zatvorila Međunarodna svemirska postaja. Osim toga, znanstvenici su otkrili da atomski kisik može popraviti i održavati oštećene stanice.umjetnička djela, poboljšavaju materijale konstrukcija zrakoplova, kao i koriste ljudima, jer se mogu koristiti u raznim biomedicinskim primjenama.
kamere i prijenosni uređaji
Postoje različiti načini na koje atomski kisik može utjecati na površinu. Najčešće se koriste vakuumske komore. Njihove veličine variraju od kutije za cipele do instalacije dimenzija 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Korištenjem mikrovalnog ili radiofrekventnog zračenja, O2 molekule se razgrađuju do stanja atomskog kisika. U komoru se stavlja uzorak polimera, čija razina erozije pokazuje koncentraciju aktivne tvari unutar instalacije.
Drugi način primjene tvari je prijenosni uređaj koji vam omogućuje da usmjerite uski tok oksidatora na određenu metu. Moguće je stvoriti bateriju takvih strujanja koja može pokriti veliku površinu tretirane površine.
Kako se radi sve više istraživanja, sve veći broj industrija pokazuje interes za korištenje atomskog kisika. NASA je uspostavila mnoga partnerstva, zajedničke pothvate i podružnice koje su u većini slučajeva bile uspješne u mnogim komercijalnim područjima.
Atomski kisik za tijelo
Proučavanje opsega ovog kemijskog elementa nije ograničeno na svemir. Atomski kisik, čija su korisna svojstva identificirana, ali još više njih treba proučiti, pronašao je mnoge medicinskeaplikacije.
Koristi se za teksturiranje površine polimera i njihovo spajanje s kostima. Polimeri obično odbijaju koštane stanice, ali kemijski aktivni element stvara teksturu koja pojačava prianjanje. To dovodi do još jedne dobrobiti koju atomski kisik donosi - liječenja bolesti mišićno-koštanog sustava.
Ovo oksidacijsko sredstvo se također može koristiti za uklanjanje biološki aktivnih kontaminanata iz kirurških implantata. Čak i uz moderne prakse sterilizacije, može biti teško ukloniti sve ostatke bakterijskih stanica, zvane endotoksini, s površine implantata. Te tvari su organske, ali nisu žive, pa ih sterilizacija ne može ukloniti. Endotoksini mogu uzrokovati upalu nakon implantacije, što je jedan od glavnih uzroka boli i mogućih komplikacija u implantiranih pacijenata.
Atomski kisik, čija blagotvorna svojstva omogućuju čišćenje proteze i uklanjanje svih tragova organskih materijala, značajno smanjuje rizik od postoperativne upale. To dovodi do boljih ishoda operacija i manje boli za pacijente.
Olakšanje za dijabetičare
Tehnologija se također koristi u senzorima glukoze i drugim monitorima znanosti o životu. Koriste akrilna optička vlakna teksturirana atomskim kisikom. Ova obrada omogućuje vlaknima da filtriraju crvena krvna zrnca, omogućujući krvnom serumu da učinkovitije kontaktirakomponenta kemijskog senzorskog monitora.
Prema Sharon Miller, inženjerki elektrotehnike u Odjelu za svemirsko okruženje i eksperimente u NASA-inom istraživačkom centru Glenn, ovo test čini preciznijim, dok je za mjerenje šećera u krvi potreban mnogo manji volumen krvi. Možete dobiti injekciju gotovo bilo gdje na tijelu i dobiti dovoljno krvi za postavljanje razine šećera u krvi.
Drugi način za dobivanje atomskog kisika je vodikov peroksid. To je mnogo jače oksidacijsko sredstvo od molekularnog. To je zbog lakoće s kojom se peroksid razgrađuje. Atomski kisik, koji nastaje u ovom slučaju, djeluje mnogo energičnije od molekularnog kisika. To je razlog praktične upotrebe vodikovog peroksida: uništavanje molekula boja i mikroorganizama.
Restauracija
Kada su umjetnička djela u opasnosti od nepovratnog oštećenja, atomski kisik se može koristiti za uklanjanje organskih zagađivača, ostavljajući slikarski materijal netaknutim. Proces uklanja sve organske materijale poput ugljika ili čađe, ali općenito ne djeluje na boju. Pigmenti su uglavnom anorganskog porijekla i već su oksidirani, što znači da ih kisik neće oštetiti. Organske boje također se mogu sačuvati uz pažljivo vrijeme izlaganja. Platno je potpuno sigurno, budući da atomski kisik dolazi u dodir samo s površinom slike.
Umjetnička djela se stavljaju u vakuumsku komoru, ukoji nastaje oksidans. Ovisno o stupnju oštećenja, slika može tamo ostati od 20 do 400 sati. Struja atomskog kisika također se može koristiti za poseban tretman oštećenog područja kojem je potrebna restauracija. Ovo eliminira potrebu stavljanja umjetnina u vakuumsku komoru.
Čađa i ruž za usne nisu problem
Muzeji, galerije i crkve počeli su kontaktirati GIC kako bi sačuvali i obnovili svoja umjetnička djela. Istraživački centar pokazao je sposobnost obnavljanja oštećene slike Jacksona Pollacka, uklanjanja ruža za usne sa slike Andyja Warhola i očuvanja platna oštećenih dimom u crkvi St. Stanislaus u Clevelandu. Tim Glenn Research Center upotrijebio je atomski kisik da obnovi komad za koji se smatralo da je izgubljen, stoljećima staru talijansku kopiju Raphaelove Madone u stolici, u vlasništvu biskupske crkve St. Albana u Clevelandu.
Prema Banksu, ovaj kemijski element je vrlo učinkovit. U umjetničkoj restauraciji radi savršeno. Istina, ovo nije nešto što se može kupiti u boci, ali je puno učinkovitije.
Istraživanje budućnosti
NASA je radila na nadoknadivoj osnovi s raznim stranama zainteresiranim za atomski kisik. Istraživački centar Glenn služio je pojedincima čija su neprocjenjiva umjetnička djela oštećena u požarima u kućama, kao i korporacijama koje su tražile upotrebu tvari.u biomedicinskim aplikacijama kao što je LightPointe Medical iz Eden Prairie, Minnesota. Tvrtka je otkrila mnoge namjene za atomski kisik i traži više.
Prema Banksu, postoji mnogo neistraženih područja. Otkriven je značajan broj aplikacija za svemirsku tehnologiju, ali ih vjerojatno još vreba izvan svemirske tehnologije.
Prostor u službi čovjeka
Skupina znanstvenika se nada da će nastaviti istraživati načine korištenja atomskog kisika, kao i obećavajuće smjerove koji su već pronađeni. Mnoge su tehnologije patentirane, a tim GIZ-a se nada da će tvrtke licencirati i komercijalizirati neke od njih, što će donijeti još više koristi čovječanstvu.
Pod određenim uvjetima, atomski kisik može uzrokovati štetu. Zahvaljujući NASA-inim istraživačima, ova tvar sada daje pozitivan doprinos istraživanju svemira i životu na Zemlji. Bilo da se radi o očuvanju neprocjenjivih umjetničkih djela ili o liječenju ljudi, atomski kisik je najjače oruđe. Rad s njim je stostruko nagrađen, a rezultati postaju vidljivi odmah.
