Se for deg et uvurderlig maleri som har blitt ødelagt av en ødeleggende brann. Vakre malinger, møysommelig påført i mange nyanser, forsvant under lag med svart sot. Det ser ut til at mesterverket er uopprettelig tapt.
Vitenskapsmagi
Men fortvil ikke. Bildet er plassert i et vakuumkammer, inni hvilket et usynlig kraftig stoff k alt atomært oksygen er skapt. I løpet av flere timer eller dager forsvinner plaketten sakte men sikkert og fargene begynner å dukke opp igjen. Ferdig med et friskt strøk klarlakk, vender maleriet tilbake til sin fordums prakt.
Det kan virke som magi, men det er vitenskap. Metoden, utviklet av forskere ved NASAs Glenn Research Center (GRC), bruker atomært oksygen for å bevare og gjenopprette ellers uopprettelig skadet kunst. Stoff ogsåi stand til å fullstendig sterilisere kirurgiske implantater beregnet på menneskekroppen, noe som i stor grad reduserer risikoen for betennelse. For diabetikere kan det forbedre en glukoseovervåkingsenhet som bare krever en del av blodet som tidligere var nødvendig for testing, slik at pasientene kan overvåke tilstanden deres. Stoffet kan teksturere overflaten av polymerer for bedre adhesjon av beinceller, noe som åpner for nye muligheter innen medisin.
Og dette kraftige stoffet kan fås rett ut av løse luften.
Atomisk og molekylært oksygen
Oxygen finnes i flere forskjellige former. Gassen vi puster inn kalles O2, som betyr at den består av to atomer. Det er også atomært oksygen, hvis formel er O (ett atom). Den tredje formen for dette kjemiske elementet er O3. Dette er ozon, som for eksempel finnes i den øvre atmosfæren på jorden.
Atomisk oksygen under naturlige forhold på jordens overflate kan ikke eksistere på lang tid. Den har ekstremt høy reaktivitet. For eksempel danner atomært oksygen i vann hydrogenperoksid. Men i verdensrommet, hvor det er mye ultrafiolett stråling, brytes O2 molekyler fra hverandre lettere for å danne en atomform. Atmosfæren i lav jordbane består av 96 % atomært oksygen. I de første dagene av NASAs romfergeoppdrag skapte det problemer.
skade for godt
Ifølge Bruce Banks, seniorfysikerHos Alphaport, et forskningstilknyttet selskap for rommiljø til Glenn Center, etter de første flyvningene med romfergen, så materialene i konstruksjonen ut som de var dekket av frost (de var sterkt erodert og strukturert). Atomisk oksygen reagerer med organiske romfartøyshudmaterialer, og skader dem gradvis.
GIZ begynte å undersøke årsakene til skaden. Som et resultat skapte forskerne ikke bare metoder for å beskytte romfartøyer mot atomært oksygen, de fant også en måte å bruke den potensielle ødeleggende kraften til dette kjemiske elementet til å forbedre livet på jorden.
Erosjon i verdensrommet
Når et romfartøy er i lav bane rundt jorden (der bemannede kjøretøyer skytes opp og hvor ISS er basert), kan atomært oksygen dannet fra den gjenværende atmosfæren reagere med romfartøyets overflate og forårsake skade på dem. Under utviklingen av stasjonens strømforsyningssystem var det bekymring for at solcellearrayer laget av polymerer raskt ville brytes ned på grunn av virkningen av dette aktive oksidasjonsmidlet.
Fleksibelt glass
NASA fant en løsning. En gruppe forskere fra Glenn Research Center utviklet et tynnfilmbelegg for solceller som var immun mot virkningen av et etsende element. Silisiumdioksid, eller glass, er allerede oksidert, så det kan ikke bli skadet av atomært oksygen. Forskerelaget et belegg av gjennomsiktig silisiumglass, så tynt at det ble fleksibelt. Dette beskyttende laget fester seg sterkt til polymeren til panelet og beskytter det mot erosjon uten å gå på bekostning av noen av dets termiske egenskaper. Belegget har så langt med hell beskyttet den internasjonale romstasjonens solcellepaneler og har også blitt brukt til å beskytte Mirs solceller.
Solcellepanelene har overlevd mer enn et tiår i verdensrommet, sa Banks.
Taming the Power
Ved å kjøre hundrevis av tester som var en del av utviklingen av det atomære oksygenbestandige belegget, fikk et team av forskere ved Glenn Research Center erfaring med å forstå hvordan kjemikaliet fungerer. Ekspertene så andre muligheter for å bruke det aggressive elementet.
Ifølge Banks ble gruppen klar over endringen i overflatekjemi, erosjon av organiske materialer. Egenskapene til atomært oksygen er slik at det er i stand til å fjerne ethvert organisk hydrokarbon som ikke lett reagerer med vanlige kjemikalier.
Forskere har oppdaget mange måter å bruke det på. De lærte at atomært oksygen forvandler overflatene til silikoner til glass, noe som kan være nyttig for å lage komponenter hermetisk forseglet uten at de fester seg til hverandre. Denne prosessen ble utviklet for å forsegle den internasjonale romstasjonen. I tillegg har forskere oppdaget at atomært oksygen kan reparere og vedlikeholde skadede celler.kunstverk, forbedre materialene i flystrukturer, samt være til nytte for mennesker, siden det kan brukes i en rekke biomedisinske bruksområder.
Kameraer og bærbare enheter
Det er forskjellige måter atomært oksygen kan påvirke en overflate på. Vakuumkamre er mest brukt. De varierer i størrelse fra en skoboks til en installasjon på 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Ved hjelp av mikrobølge- eller radiofrekvensstråling brytes O2 molekyler ned til tilstanden atomært oksygen. En polymerprøve plasseres i kammeret, hvis erosjonsnivå indikerer konsentrasjonen av det aktive stoffet inne i installasjonen.
En annen måte å påføre et stoff på er en bærbar enhet som lar deg rette en smal strøm av oksidasjonsmiddel til et spesifikt mål. Det er mulig å lage et batteri av slike bekker som kan dekke et stort område av den behandlede overflaten.
Etter hvert som mer forskning er gjort, viser et økende antall industrier interesse for å bruke atomært oksygen. NASA har etablert mange partnerskap, joint ventures og datterselskaper som har hatt suksess på mange kommersielle områder i de fleste tilfeller.
Atomisk oksygen for kroppen
Undersøkelsen av omfanget av dette kjemiske elementet er ikke begrenset til verdensrommet. Atomisk oksygen, hvis nyttige egenskaper er identifisert, men enda flere av dem gjenstår å studere, har funnet mange medisinskeapplikasjoner.
Den brukes til å teksturere overflaten til polymerer og gjøre dem i stand til å smelte sammen med bein. Polymerer frastøter vanligvis beinceller, men det kjemisk aktive elementet skaper en tekstur som forbedrer vedheft. Dette fører til en annen fordel som atomært oksygen gir - behandling av sykdommer i muskel- og skjelettsystemet.
Dette oksidasjonsmidlet kan også brukes til å fjerne biologisk aktive forurensninger fra kirurgiske implantater. Selv med moderne steriliseringspraksis kan det være vanskelig å fjerne alle bakteriecellerester, k alt endotoksiner, fra overflaten av implantater. Disse stoffene er organiske, men ikke levende, så sterilisering er ikke i stand til å fjerne dem. Endotoksiner kan forårsake post-implantat betennelse, som er en av hovedårsakene til smerte og potensielle komplikasjoner hos implantatpasienter.
Atomisk oksygen, hvis gunstige egenskaper gjør at du kan rense protesen og fjerne alle spor av organisk materiale, reduserer risikoen for postoperativ betennelse betydelig. Dette fører til bedre resultater av operasjoner og mindre smerte for pasientene.
Lettelse for diabetikere
Teknologien brukes også i glukosesensorer og andre biovitenskapelige monitorer. De bruker optiske akrylfibre teksturert med atomært oksygen. Denne behandlingen lar fibrene filtrere ut de røde blodcellene, slik at blodserumet mer effektivt kan kontaktekomponent av den kjemiske registreringsmonitoren.
Ifølge Sharon Miller, en elektroingeniør i rommiljø- og eksperimenteravdelingen ved NASAs Glenn Research Center, gjør dette testen mer nøyaktig, samtidig som det krever mye mindre blodvolum for å måle en persons blodsukker. Du kan få en injeksjon nesten hvor som helst på kroppen og få nok blod til å stille inn blodsukkernivået.
En annen måte å få atomært oksygen på er hydrogenperoksid. Det er et mye sterkere oksidasjonsmiddel enn et molekylært. Dette er på grunn av hvor lett peroksid nedbrytes. Atomisk oksygen, som dannes i dette tilfellet, virker mye mer energisk enn molekylært oksygen. Dette er grunnen til den praktiske bruken av hydrogenperoksid: ødeleggelsen av molekyler av fargestoffer og mikroorganismer.
Restoration
Når kunstverk står i fare for irreversibel skade, kan atomært oksygen brukes til å fjerne organiske forurensninger, slik at malematerialet blir intakt. Prosessen fjerner alle organiske materialer som karbon eller sot, men virker generelt ikke på malingen. Pigmenter er for det meste uorganiske og er allerede oksidert, noe som betyr at oksygen ikke vil skade dem. Organiske fargestoffer kan også reddes med nøye tidspunkt for eksponering. Lerretet er helt trygt, siden atomært oksygen bare kommer i kontakt med overflaten av maleriet.
Kunstverk plasseres i et vakuumkammer, isom oksidasjonsmidlet produseres. Avhengig av skadegraden kan maleriet forbli der fra 20 til 400 timer. En strøm av atomært oksygen kan også brukes til spesialbehandling av et skadet område med behov for restaurering. Dette eliminerer behovet for å plassere kunstverk i et vakuumkammer.
Sot og leppestift er ikke et problem
Museer, gallerier og kirker har begynt å kontakte GIC for å bevare og restaurere kunstverkene deres. Forskningssenteret har demonstrert evnen til å restaurere et skadet maleri av Jackson Pollack, fjerne leppestift fra et Andy Warhol-maleri og bevare røykskadde lerreter ved St. Stanislaus Church i Cleveland. Glenn Research Center-teamet brukte atomoksygen for å gjenopprette et stykke som antas å være tapt, en flere hundre år gammel italiensk kopi av Raphaels Madonna in the Chair, eid av St. Alban's Episcopal Church i Cleveland.
I følge Banks er dette kjemiske elementet veldig effektivt. Ved kunstnerisk restaurering fungerer det perfekt. Dette er riktignok ikke noe som kan kjøpes på flaske, men det er mye mer effektivt.
Utforsking av fremtiden
NASA har jobbet på refusjonsberettiget basis med en rekke parter som er interessert i atomært oksygen. Glenn Research Center tjente enkeltpersoner hvis uvurderlige kunstverk hadde blitt skadet i husbranner, samt selskaper som lette etter bruksområder for stoffet.i biomedisinske applikasjoner som LightPointe Medical fra Eden Prairie, Minnesota. Selskapet har oppdaget mange bruksområder for atomært oksygen og ser etter flere.
I følge Banks er det mange uutforskede områder. Et betydelig antall bruksområder er oppdaget for romteknologi, men det er sannsynligvis flere som lurer utenfor romteknologi.
Rom i menneskets tjeneste
Forskergruppen håper å fortsette å utforske måter å bruke atomært oksygen på, samt lovende veibeskrivelser som allerede er funnet. Mange teknologier har blitt patentert, og GIZ-teamet håper at selskaper vil lisensiere og kommersialisere noen av dem, noe som vil gi enda flere fordeler for menneskeheten.
Under visse forhold kan atomært oksygen forårsake skade. Takket være NASA-forskere gir dette stoffet nå et positivt bidrag til romutforskning og liv på jorden. Enten det er bevaring av uvurderlige kunstverk eller helbredelse av mennesker, er atomoksygen det sterkeste verktøyet. Å jobbe med ham belønnes hundre ganger, og resultatene blir synlige umiddelbart.
