نقاشی گرانبهایی را تصور کنید که در اثر آتش سوزی ویرانگر ویران شده است. رنگ‌های زیبا که با زحمت در سایه‌های مختلف اعمال می‌شدند، زیر لایه‌های دوده سیاه ناپدید شدند. به نظر می رسد که شاهکار به طور جبران ناپذیری از دست رفته است.
جادوی علم
اما ناامید نشوید. تصویر در یک محفظه خلاء قرار گرفته است که درون آن یک ماده قدرتمند نامرئی به نام اکسیژن اتمی ایجاد شده است. در طی چند ساعت یا چند روز، پلاک به آرامی اما مطمئنا ناپدید می شود و رنگ ها دوباره ظاهر می شوند. این نقاشی که با یک لایه لاک شفاف به پایان رسیده است، به شکوه سابق خود باز می گردد.
ممکن است به نظر جادویی برسد، اما علم است. این روش که توسط دانشمندان مرکز تحقیقات گلن ناسا (GRC) ابداع شده است، از اکسیژن اتمی برای حفظ و بازیابی آثار آسیب‌دیده غیرقابل جبران استفاده می‌کند. ماده نیزقادر به استریل کردن کامل ایمپلنت های جراحی در نظر گرفته شده برای بدن انسان است و خطر التهاب را تا حد زیادی کاهش می دهد. برای بیماران دیابتی، می‌تواند دستگاه پایش گلوکز را بهبود بخشد که فقط به بخشی از خونی که قبلاً برای آزمایش لازم بود نیاز دارد تا بیماران بتوانند وضعیت خود را کنترل کنند. این ماده می‌تواند سطح پلیمرها را برای چسبندگی بهتر سلول‌های استخوانی بافت دهد، که فرصت‌های جدیدی را در پزشکی ایجاد می‌کند.
و این ماده قدرتمند را می توان مستقیماً از هوای رقیق به دست آورد.
اکسیژن اتمی و مولکولی
اکسیژن به اشکال مختلف وجود دارد. گازی که در آن تنفس می کنیم O2 نامیده می شود، به این معنی که از دو اتم تشکیل شده است. اکسیژن اتمی نیز وجود دارد که فرمول آن O (یک اتم) است. شکل سوم این عنصر شیمیایی O3 است. این اوزون است که به عنوان مثال در اتمسفر بالای زمین یافت می شود.
اکسیژن اتمی در شرایط طبیعی روی سطح زمین برای مدت طولانی نمی تواند وجود داشته باشد. واکنش پذیری بسیار بالایی دارد. به عنوان مثال، اکسیژن اتمی در آب، پراکسید هیدروژن را تشکیل می دهد. اما در فضا، جایی که تابش فرابنفش زیادی وجود دارد، مولکول‌های O2 راحت‌تر از هم جدا می‌شوند و شکل اتمی را تشکیل می‌دهند. اتمسفر در مدار پایین زمین از 96 درصد اکسیژن اتمی تشکیل شده است. در روزهای اولیه مأموریت‌های شاتل فضایی ناسا، مشکلاتی را ایجاد کرد.
آزار برای خیر
به گفته بروس بنکس، فیزیکدان ارشددر آلفاپورت، یک شرکت تحقیقاتی محیط فضایی وابسته به مرکز گلن، پس از چند پرواز اولیه شاتل، مواد ساخت آن به نظر می رسید که در یخ پوشیده شده بودند (به شدت فرسایش یافته و بافت داشتند). اکسیژن اتمی با مواد آلی پوست فضاپیما واکنش نشان می دهد و به تدریج به آنها آسیب می رساند.
GIZ شروع به بررسی علل آسیب کرد. در نتیجه، محققان نه تنها روش‌هایی را برای محافظت از فضاپیما در برابر اکسیژن اتمی ایجاد کردند، بلکه راهی برای استفاده از قدرت مخرب بالقوه این عنصر شیمیایی برای بهبود حیات روی زمین پیدا کردند.
فرسایش در فضا
وقتی یک فضاپیما در مدار پایین زمین قرار دارد (محل پرتاب وسایل نقلیه سرنشین دار و جایی که ایستگاه فضایی بین المللی مستقر است)، اکسیژن اتمی تشکیل شده از جو باقیمانده می تواند با سطح فضاپیما واکنش نشان دهد و به آنها آسیب برساند. در طول توسعه سیستم منبع تغذیه ایستگاه، نگرانی هایی وجود داشت که آرایه های سلول خورشیدی ساخته شده از پلیمرها به دلیل عملکرد این اکسید کننده فعال به سرعت تخریب شوند.
شیشه انعطاف پذیر
ناسا راه حلی پیدا کرد. گروهی از دانشمندان مرکز تحقیقات گلن پوششی با لایه نازک برای سلول های خورشیدی ساختند که در برابر عمل یک عنصر خورنده مصون بود. دی اکسید سیلیکون یا شیشه قبلاً اکسید شده است، بنابراین نمی تواند توسط اکسیژن اتمی آسیب ببیند. محققینپوششی از شیشه سیلیکونی شفاف ایجاد کرد که به قدری نازک بود که انعطاف پذیر شد. این لایه محافظ به شدت به پلیمر پانل می‌چسبد و از فرسایش محافظت می‌کند بدون اینکه به هیچ یک از خواص حرارتی آن آسیبی وارد شود. این پوشش تاکنون با موفقیت از آرایه های خورشیدی ایستگاه فضایی بین المللی محافظت کرده و همچنین برای محافظت از سلول های خورشیدی میر استفاده شده است.
بنکس گفت: پنل های خورشیدی با موفقیت بیش از یک دهه در فضا دوام آورده اند.
رام کردن قدرت
با انجام صدها آزمایش که بخشی از توسعه پوشش مقاوم در برابر اکسیژن اتمی بود، تیمی از دانشمندان در مرکز تحقیقات گلن تجربه ای در درک نحوه عملکرد این ماده شیمیایی به دست آوردند. کارشناسان احتمالات دیگری را برای استفاده از عنصر تهاجمی دیدند.
طبق گفته بنکس، این گروه از تغییر در شیمی سطح، فرسایش مواد آلی آگاه شدند. خواص اکسیژن اتمی به گونه ای است که قادر است هر گونه هیدروکربنی آلی را که به راحتی با مواد شیمیایی معمولی واکنش نشان نمی دهد از بین ببرد.
محققان راه های زیادی برای استفاده از آن کشف کرده اند. آنها آموختند که اکسیژن اتمی سطوح سیلیکون ها را به شیشه تبدیل می کند، که می تواند در ساخت قطعات به صورت هرمتیک بدون چسبیدن به یکدیگر مفید باشد. این فرآیند برای مهر و موم کردن ایستگاه فضایی بین المللی توسعه داده شد. علاوه بر این، دانشمندان کشف کرده اند که اکسیژن اتمی می تواند سلول های آسیب دیده را ترمیم و حفظ کند.آثار هنری، مواد سازه‌های هواپیما را بهبود می‌بخشد و همچنین برای مردم مفید است، زیرا می‌توان از آن در انواع کاربردهای زیست‌پزشکی استفاده کرد.
دوربین ها و دستگاه های قابل حمل
راه های مختلفی وجود دارد که در آنها اکسیژن اتمی می تواند بر سطح تأثیر بگذارد. محفظه های خلاء بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. اندازه آنها از جعبه کفش تا نصب 1.2 x 1.8 x 0.9 متر متغیر است. با استفاده از امواج مایکروویو یا فرکانس رادیویی، مولکول های O2 به حالت اکسیژن اتمی تجزیه می شوند. یک نمونه پلیمری در محفظه قرار می گیرد که میزان فرسایش آن نشان دهنده غلظت ماده فعال در داخل نصب است.
روش دیگر برای اعمال یک ماده، دستگاه قابل حملی است که به شما امکان می دهد جریان باریکی از اکسید کننده را به یک هدف خاص هدایت کنید. امکان ایجاد باتری از چنین جریان هایی وجود دارد که بتواند سطح وسیعی از سطح تحت درمان را پوشش دهد.
با انجام تحقیقات بیشتر، تعداد فزاینده ای از صنایع به استفاده از اکسیژن اتمی علاقه نشان می دهند. ناسا شراکت‌ها، سرمایه‌گذاری‌های مشترک و شرکت‌های تابعه بسیاری ایجاد کرده است که در بسیاری از موارد تجاری موفق بوده‌اند.
اکسیژن اتمی برای بدن
مطالعه دامنه این عنصر شیمیایی به فضای بیرونی محدود نمی شود. اکسیژن اتمی که خواص مفید آن شناسایی شده است، اما هنوز تعداد بیشتری از آنها باید مورد مطالعه قرار گیرند، بسیاری از پزشکی پیدا کرده است.برنامه های کاربردی.
برای بافت سطحی پلیمرها و ایجاد قابلیت ترکیب شدن با استخوان استفاده می شود. پلیمرها معمولاً سلول های استخوانی را دفع می کنند، اما عنصر فعال شیمیایی بافتی ایجاد می کند که چسبندگی را افزایش می دهد. این منجر به فایده دیگری می شود که اکسیژن اتمی به ارمغان می آورد - درمان بیماری های سیستم اسکلتی عضلانی.
این عامل اکسید کننده همچنین می تواند برای حذف آلاینده های فعال بیولوژیکی از ایمپلنت های جراحی استفاده شود. حتی با روش‌های مدرن استریل‌سازی، حذف تمام بقایای سلول‌های باکتریایی، به نام اندوتوکسین‌ها، از سطح ایمپلنت‌ها دشوار است. این مواد آلی هستند، اما زنده نیستند، بنابراین عقیم سازی قادر به حذف آنها نیست. اندوتوکسین ها می توانند باعث التهاب پس از ایمپلنت شوند که یکی از دلایل اصلی درد و عوارض احتمالی در بیماران ایمپلنت است.
اکسیژن اتمی، که خواص مفید آن به شما امکان می دهد پروتز را تمیز کنید و تمام آثار مواد آلی را از بین ببرید، به طور قابل توجهی خطر التهاب پس از عمل را کاهش می دهد. این منجر به نتایج بهتر عمل و درد کمتر برای بیماران می شود.
تسکین بیماران دیابتی
این فناوری همچنین در سنسورهای گلوکز و سایر مانیتورهای علوم زیستی استفاده می شود. آنها از فیبرهای نوری اکریلیک با بافت اکسیژن اتمی استفاده می کنند. این پردازش به الیاف اجازه می دهد تا گلبول های قرمز را فیلتر کنند و به سرم خون اجازه می دهد تا به طور موثرتری باجزء مانیتور سنجش شیمیایی.
طبق گفته شارون میلر، مهندس برق در بخش محیط زیست و آزمایشات فضایی در مرکز تحقیقات گلن ناسا، این آزمایش را دقیق تر می کند، در حالی که برای اندازه گیری قند خون فرد به حجم بسیار کمتری از خون نیاز است. شما می توانید تقریباً در هر نقطه از بدن خود تزریق کنید و خون کافی برای تنظیم سطح قند خون خود دریافت کنید.
راه دیگر برای به دست آوردن اکسیژن اتمی پراکسید هیدروژن است. این یک عامل اکسید کننده بسیار قوی تر از یک عامل مولکولی است. این به دلیل سهولت تجزیه پراکسید است. اکسیژن اتمی، که در این حالت تشکیل می شود، بسیار پرانرژی تر از اکسیژن مولکولی عمل می کند. این دلیل استفاده عملی از پراکسید هیدروژن است: تخریب مولکول‌های رنگ‌ها و میکروارگانیسم‌ها.
مرمت
هنگامی که آثار هنری در معرض آسیب غیرقابل برگشت هستند، می توان از اکسیژن اتمی برای حذف آلاینده های آلی استفاده کرد و مواد نقاشی را دست نخورده باقی گذاشت. این فرآیند تمام مواد آلی مانند کربن یا دوده را حذف می کند، اما به طور کلی روی رنگ کار نمی کند. رنگدانه ها عمدتاً منشأ غیر آلی دارند و قبلاً اکسید شده اند، به این معنی که اکسیژن به آنها آسیب نمی رساند. رنگ های ارگانیک را نیز می توان با زمان بندی دقیق قرار گرفتن در معرض آن ذخیره کرد. بوم کاملاً ایمن است، زیرا اکسیژن اتمی فقط با سطح نقاشی تماس می گیرد.
آثار هنری در یک محفظه خلاء، درکه اکسیدان تولید می شود. بسته به میزان آسیب، نقاشی می تواند از 20 تا 400 ساعت در آنجا باقی بماند. جریان اکسیژن اتمی همچنین می تواند برای درمان ویژه ناحیه آسیب دیده که نیاز به ترمیم دارد استفاده شود. این کار نیاز به قرار دادن آثار هنری در یک محفظه خلاء را از بین می‌برد.
دوده و رژلب مشکلی ندارند
موزه ها، گالری ها و کلیساها شروع به تماس با GIC برای حفظ و بازسازی آثار هنری خود کرده اند. این مرکز تحقیقاتی توانایی بازسازی نقاشی آسیب دیده جکسون پولاک، حذف رژ لب از نقاشی اندی وارهول و حفظ بوم های آسیب دیده از دود در کلیسای سنت استانیسلاوس در کلیولند را نشان داده است. تیم مرکز تحقیقات گلن از اکسیژن اتمی برای بازگرداندن قطعه ای که گمان می رفت گم شده، یک نسخه ایتالیایی چند صد ساله از مدونای رافائل در صندلی، متعلق به کلیسای اسقفی سنت آلبان در کلیولند، استفاده کردند.
به گفته بانک، این عنصر شیمیایی بسیار موثر است. در مرمت هنری کاملاً کار می کند. درست است، این چیزی نیست که بتوان آن را در یک بطری خریداری کرد، اما بسیار موثرتر است.
کاوش در آینده
ناسا به صورت قابل بازپرداخت با گروه‌های مختلف علاقه‌مند به اکسیژن اتمی کار کرده است. مرکز تحقیقات گلن به افرادی که آثار هنری گرانبهاشان در آتش سوزی خانه آسیب دیده بود و همچنین شرکت هایی که به دنبال استفاده از این ماده بودند خدمات رسانی می کرد.در کاربردهای زیست پزشکی مانند LightPointe Medical of Eden Prairie، Minnesota. این شرکت کاربردهای زیادی برای اکسیژن اتمی کشف کرده است و به دنبال یافتن بیشتر است.
طبق گفته بانک، مناطق کشف نشده زیادی وجود دارد. تعداد قابل توجهی از کاربردها برای فناوری فضایی کشف شده است، اما احتمالاً کاربردهای بیشتری در خارج از فناوری فضایی در کمین هستند.
فضا در خدمت انسان
گروه دانشمندان امیدوارند به کاوش در راه‌های استفاده از اکسیژن اتمی و همچنین مسیرهای امیدوارکننده‌ای که قبلاً پیدا شده‌اند، ادامه دهند. بسیاری از فناوری‌ها ثبت اختراع شده‌اند و تیم GIZ امیدوار است که شرکت‌ها مجوز و تجاری برخی از آنها را صادر کنند که مزایای بیشتری برای بشریت به همراه خواهد داشت.
تحت شرایط خاصی، اکسیژن اتمی می تواند باعث آسیب شود. به لطف محققان ناسا، این ماده اکنون سهم مثبتی در اکتشافات فضایی و حیات روی زمین دارد. خواه حفظ آثار هنری گرانبها باشد یا شفای مردم، اکسیژن اتمی قوی ترین ابزار است. کار با او صد برابر پاداش دارد و نتایج آن بلافاصله قابل مشاهده است.
