Immagina un dipinto inestimabile che è stato devastato da un incendio devastante. Belle vernici, accuratamente applicate in molte sfumature, sono scomparse sotto strati di fuliggine nera. Sembrerebbe che il capolavoro sia irrimediabilmente perduto.
Magia scientifica
Ma non disperare. L'immagine è collocata in una camera a vuoto, all'interno della quale viene creata una potente sostanza invisibile chiamata ossigeno atomico. Nel corso di diverse ore o giorni, la placca scompare lentamente ma inesorabilmente e i colori iniziano a riapparire. Rifinito con una nuova mano di vernice trasparente, il dipinto torna al suo antico splendore.
Può sembrare magia, ma è scienza. Il metodo, sviluppato dagli scienziati del Glenn Research Center (GRC) della NASA, utilizza l'ossigeno atomico per preservare e ripristinare l'arte altrimenti irreparabilmente danneggiata. Sostanza anchein grado di sterilizzare completamente gli impianti chirurgici destinati al corpo umano, riducendo notevolmente il rischio di infiammazione. Per i pazienti diabetici, potrebbe migliorare un dispositivo di monitoraggio del glucosio che richiederebbe solo una parte del sangue precedentemente necessaria per i test in modo che i pazienti possano monitorare le loro condizioni. La sostanza può strutturare la superficie dei polimeri per una migliore adesione delle cellule ossee, il che apre nuove possibilità in medicina.
E questa potente sostanza può essere ottenuta direttamente dal nulla.
Ossigeno atomico e molecolare
L'ossigeno esiste in diverse forme. Il gas che inspiriamo si chiama O2, il che significa che è composto da due atomi. C'è anche ossigeno atomico, la cui formula è O (un atomo). La terza forma di questo elemento chimico è O3. Questo è l'ozono, che, per esempio, si trova nell' alta atmosfera della Terra.
L'ossigeno atomico in condizioni naturali sulla superficie della Terra non può esistere per molto tempo. Ha una reattività estremamente elevata. Ad esempio, l'ossigeno atomico nell'acqua forma perossido di idrogeno. Ma nello spazio, dove c'è molta radiazione ultravioletta, le molecole O2 si rompono più facilmente per formare una forma atomica. L'atmosfera nell'orbita terrestre bassa è composta per il 96% da ossigeno atomico. Nei primi giorni delle missioni dello space shuttle della NASA, causava problemi.
Danno per sempre
Secondo Bruce Banks, fisico seniorAd Alphaport, una società di ricerca ambientale spaziale affiliata del Glenn Center, dopo i primi voli della navetta, i materiali della sua costruzione sembravano coperti di gelo (erano pesantemente erosi e strutturati). L'ossigeno atomico reagisce con i materiali organici della pelle dei veicoli spaziali, danneggiandoli gradualmente.
GIZ ha iniziato a indagare sulle cause del danno. Di conseguenza, i ricercatori non solo hanno creato metodi per proteggere i veicoli spaziali dall'ossigeno atomico, ma hanno anche trovato un modo per utilizzare il potenziale potere distruttivo di questo elemento chimico per migliorare la vita sulla Terra.
Erosione nello spazio
Quando un veicolo spaziale si trova in orbita terrestre bassa (dove vengono lanciati i veicoli con equipaggio e dove ha sede la ISS), l'ossigeno atomico formato dall'atmosfera residua può reagire con la superficie del veicolo spaziale, danneggiandolo. Durante lo sviluppo del sistema di alimentazione della stazione, si temeva che gli array di celle solari fatti di polimeri si sarebbero rapidamente degradati a causa dell'azione di questo ossidante attivo.
Vetro flessibile
La NASA ha trovato una soluzione. Un gruppo di scienziati del Glenn Research Center ha sviluppato un rivestimento a film sottile per celle solari che era immune all'azione di un elemento corrosivo. Il biossido di silicio, o vetro, è già ossidato, quindi non può essere danneggiato dall'ossigeno atomico. Ricercatoriha creato un rivestimento di vetro siliconico trasparente, così sottile da diventare flessibile. Questo strato protettivo aderisce fortemente al polimero del pannello e lo protegge dall'erosione senza comprometterne le proprietà termiche. Finora il rivestimento ha protetto con successo i pannelli solari della Stazione Spaziale Internazionale ed è stato utilizzato anche per proteggere le celle solari di Mir.
I pannelli solari sono sopravvissuti con successo per più di un decennio nello spazio, ha detto Banks.
Domare il potere
Eseguendo centinaia di test che facevano parte dello sviluppo del rivestimento resistente all'ossigeno atomico, un team di scienziati del Glenn Research Center ha acquisito esperienza nel capire come funziona la sostanza chimica. Gli esperti hanno visto altre possibilità per utilizzare l'elemento aggressivo.
Secondo Banks, il gruppo è venuto a conoscenza del cambiamento nella chimica di superficie, l'erosione dei materiali organici. Le proprietà dell'ossigeno atomico sono tali da essere in grado di rimuovere qualsiasi organico, idrocarburo, che non reagisce facilmente con le normali sostanze chimiche.
I ricercatori hanno scoperto molti modi per usarlo. Hanno appreso che l'ossigeno atomico trasforma le superfici dei siliconi in vetro, che può essere utile per realizzare componenti sigillati ermeticamente senza che si attacchino l'uno all' altro. Questo processo è stato sviluppato per sigillare la Stazione Spaziale Internazionale. Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che l'ossigeno atomico può riparare e mantenere le cellule danneggiate.opere d'arte, migliorare i materiali delle strutture degli aeromobili, oltre a avvantaggiare le persone, poiché può essere utilizzato in una varietà di applicazioni biomediche.
Fotocamere e dispositivi portatili
Ci sono vari modi in cui l'ossigeno atomico può influenzare una superficie. Le camere a vuoto sono più comunemente utilizzate. Le dimensioni variano da una scatola di scarpe a un'installazione di 1,2 x 1,8 x 0,9 m Usando microonde o radiazioni a radiofrequenza, le molecole O2 vengono scomposte allo stato di ossigeno atomico. Nella camera viene posizionato un campione di polimero, il cui livello di erosione indica la concentrazione della sostanza attiva all'interno dell'impianto.
Un altro modo per applicare una sostanza è un dispositivo portatile che consente di dirigere un flusso ristretto di ossidante verso un target specifico. È possibile creare una batteria di tali flussi in grado di coprire un'ampia area della superficie trattata.
Man mano che vengono fatte più ricerche, un numero crescente di industrie mostra interesse nell'uso dell'ossigeno atomico. La NASA ha stabilito molte partnership, joint venture e sussidiarie che nella maggior parte dei casi hanno avuto successo in molte aree commerciali.
Ossigeno atomico per il corpo
Lo studio della portata di questo elemento chimico non si limita allo spazio esterno. L'ossigeno atomico, le cui proprietà utili sono state identificate, ma ancora di più restano da studiare, ha trovato molte medicineapplicazioni.
Si usa per texturizzare la superficie dei polimeri e renderli in grado di fondersi con l'osso. I polimeri di solito respingono le cellule ossee, ma l'elemento chimicamente attivo crea una trama che migliora l'adesione. Questo porta a un altro vantaggio che porta l'ossigeno atomico: il trattamento delle malattie del sistema muscolo-scheletrico.
Questo agente ossidante può essere utilizzato anche per rimuovere contaminanti biologicamente attivi dagli impianti chirurgici. Anche con le moderne pratiche di sterilizzazione, può essere difficile rimuovere tutti i residui cellulari batterici, chiamati endotossine, dalla superficie degli impianti. Queste sostanze sono organiche, ma non viventi, quindi la sterilizzazione non è in grado di rimuoverle. Le endotossine possono causare infiammazione post-impianto, che è una delle principali cause di dolore e potenziali complicanze nei pazienti con impianto.
L'ossigeno atomico, le cui proprietà benefiche consentono di pulire la protesi e rimuovere ogni traccia di materiale organico, riduce notevolmente il rischio di infiammazione postoperatoria. Questo porta a migliori risultati delle operazioni e meno dolore per i pazienti.
Sollievo per i diabetici
La tecnologia viene utilizzata anche nei sensori di glucosio e in altri monitor per le scienze della vita. Usano fibre ottiche acriliche strutturate con ossigeno atomico. Questa lavorazione consente alle fibre di filtrare i globuli rossi, consentendo al siero del sangue di entrare in contatto più efficacementecomponente del monitor di rilevamento delle sostanze chimiche.
Secondo Sharon Miller, un ingegnere elettrico presso il Dipartimento Ambiente ed Esperimenti Spaziali del Glenn Research Center della NASA, questo rende il test più accurato, pur richiedendo un volume di sangue molto più piccolo per misurare la glicemia di una persona. Puoi fare un'iniezione quasi ovunque sul tuo corpo e ottenere abbastanza sangue per impostare i livelli di zucchero nel sangue.
Un altro modo per ottenere ossigeno atomico è il perossido di idrogeno. È un agente ossidante molto più forte di uno molecolare. Ciò è dovuto alla facilità con cui il perossido si decompone. L'ossigeno atomico, che si forma in questo caso, agisce molto più energicamente dell'ossigeno molecolare. Questa è la ragione dell'uso pratico del perossido di idrogeno: la distruzione di molecole di coloranti e microrganismi.
Restauro
Quando le opere d'arte sono in pericolo di danni irreversibili, l'ossigeno atomico può essere utilizzato per rimuovere i contaminanti organici, lasciando intatto il materiale pittorico. Il processo rimuove tutti i materiali organici come carbonio o fuliggine, ma generalmente non agisce sulla vernice. I pigmenti sono per lo più di origine inorganica e sono già ossidati, il che significa che l'ossigeno non li danneggerà. I coloranti organici possono anche essere salvati con un'attenta tempistica di esposizione. La tela è completamente sicura, poiché l'ossigeno atomico entra in contatto solo con la superficie del dipinto.
Le opere d'arte sono collocate in una camera a vuoto, ada cui viene prodotto l'ossidante. A seconda del grado di danneggiamento, il dipinto può rimanere lì da 20 a 400 ore. Un flusso di ossigeno atomico può essere utilizzato anche per il trattamento speciale di un'area danneggiata che necessita di restauro. Ciò elimina la necessità di posizionare le opere d'arte in una camera a vuoto.
Fuliggine e rossetto non sono un problema
Musei, gallerie e chiese hanno iniziato a contattare il GIC per preservare e restaurare le proprie opere d'arte. Il centro di ricerca ha dimostrato la capacità di restaurare un dipinto danneggiato di Jackson Pollack, rimuovere il rossetto da un dipinto di Andy Warhol e preservare le tele danneggiate dal fumo nella chiesa di St. Stanislaus a Cleveland. Il team del Glenn Research Center ha utilizzato l'ossigeno atomico per restaurare un pezzo ritenuto perduto, una copia italiana secolare della Madonna sulla sedia di Raffaello, di proprietà della Chiesa episcopale di St. Alban a Cleveland.
Secondo Banks, questo elemento chimico è molto efficace. In restauro artistico, funziona perfettamente. È vero, questo non è qualcosa che può essere acquistato in una bottiglia, ma è molto più efficace.
Esplorando il futuro
La NASA ha lavorato su base rimborsabile con una varietà di parti interessate all'ossigeno atomico. Il Glenn Research Center ha servito individui le cui inestimabili opere d'arte erano state danneggiate da incendi domestici, nonché aziende in cerca di usi per la sostanza.in applicazioni biomediche come LightPointe Medical di Eden Prairie, Minnesota. L'azienda ha scoperto molti usi dell'ossigeno atomico e sta cercando di trovarne altri.
Secondo Banks, ci sono molte aree inesplorate. È stato scoperto un numero significativo di applicazioni per la tecnologia spaziale, ma probabilmente ce ne sono altre in agguato al di fuori della tecnologia spaziale.
Lo spazio al servizio dell'uomo
Il gruppo di scienziati spera di continuare a esplorare modi per utilizzare l'ossigeno atomico, oltre a promettenti direzioni già trovate. Molte tecnologie sono state brevettate e il team GIZ spera che le aziende ne concedano in licenza e commercializzino alcune, il che porterà ancora più vantaggi all'umanità.
In determinate condizioni, l'ossigeno atomico può causare danni. Grazie ai ricercatori della NASA, questa sostanza sta ora dando un contributo positivo all'esplorazione dello spazio e alla vita sulla Terra. Che si tratti della conservazione di opere d'arte inestimabili o della guarigione delle persone, l'ossigeno atomico è lo strumento più potente. Lavorare con lui è centuplicato e i suoi risultati diventano immediatamente visibili.
