Imagina't una pintura inestimable que ha estat devastada per un incendi devastador. Pintures boniques, aplicades minuciosament en molts tons, van desaparèixer sota capes de sutge negre. Sembla que l'obra mestra s'ha perdut irremeiablement.
Màgia de la ciència
Però no et desesperis. La imatge es col·loca en una cambra de buit, dins de la qual es crea una substància potent invisible anomenada oxigen atòmic. Al llarg de diverses hores o dies, la placa desapareix lentament però segurament i els colors comencen a reaparèixer. Acabat amb una nova capa de laca transparent, la pintura torna a la seva antiga glòria.
Pot semblar màgia, però és ciència. El mètode, desenvolupat per científics del Centre de Recerca Glenn (GRC) de la NASA, utilitza oxigen atòmic per preservar i restaurar l'art d'una altra manera danyat irreparablement. Substància tambécapaç d'esterilitzar completament els implants quirúrgics destinats al cos humà, reduint molt el risc d'inflamació. Per als pacients diabètics, podria millorar un dispositiu de control de la glucosa que només requeriria una part de la sang prèviament necessària per a les proves perquè els pacients puguin controlar la seva condició. La substància pot texturar la superfície dels polímers per a una millor adhesió de les cèl·lules òssies, la qual cosa obre noves possibilitats en medicina.
I aquesta substància poderosa es pot obtenir directament de l'aire.
Oxigen atòmic i molecular
L'oxigen existeix en diverses formes diferents. El gas que respirem s'anomena O2, és a dir, està format per dos àtoms. També hi ha oxigen atòmic, la fórmula del qual és O (un àtom). La tercera forma d'aquest element químic és O3. Aquest és l'ozó, que, per exemple, es troba a l'atmosfera superior de la Terra.
L'oxigen atòmic en condicions naturals a la superfície de la Terra no pot existir durant molt de temps. Té una reactivitat extremadament alta. Per exemple, l'oxigen atòmic de l'aigua forma peròxid d'hidrogen. Però a l'espai, on hi ha molta radiació ultraviolada, les molècules O2 es desparteixen més fàcilment per formar una forma atòmica. L'atmosfera a l'òrbita terrestre baixa és un 96% d'oxigen atòmic. En els primers dies de les missions del transbordador espacial de la NASA, va causar problemes.
Dany per a bé
Segons Bruce Banks, físic sèniorA Alphaport, una filial de recerca ambiental espacial del Glenn Center, després dels primers vols de la llançadora, els materials de la seva construcció semblaven coberts de gelades (estaven molt erosionats i texturats). L'oxigen atòmic reacciona amb els materials orgànics de la pell de les naus espacials, fent-los malbé gradualment.
GIZ va començar a investigar les causes dels danys. Com a resultat, els investigadors no només van crear mètodes per protegir les naus espacials de l'oxigen atòmic, sinó que també van trobar una manera d'utilitzar el poder destructiu potencial d'aquest element químic per millorar la vida a la Terra..
Erosió a l'espai
Quan una nau espacial es troba en òrbita terrestre baixa (on es llancen els vehicles tripulats i on es basa l'ISS), l'oxigen atòmic format a partir de l'atmosfera residual pot reaccionar amb la superfície de la nau espacial, causant-li danys. Durant el desenvolupament del sistema d'alimentació de l'estació, es va preocupar que els conjunts de cèl·lules solars fetes de polímers es degradarien ràpidament a causa de l'acció d'aquest oxidant actiu..
Vidre flexible
NASA va trobar una solució. Un grup de científics del Centre de Recerca Glenn va desenvolupar un recobriment de pel·lícula prima per a cèl·lules solars que era immune a l'acció d'un element corrosiu. El diòxid de silici, o vidre, ja està oxidat, de manera que no es pot danyar per l'oxigen atòmic. Investigadorsva crear un recobriment de vidre de silici transparent, tan prim que es va tornar flexible. Aquesta capa protectora s'adhereix fortament al polímer del panell i el protegeix de l'erosió sense comprometre cap de les seves propietats tèrmiques. Fins ara, el recobriment ha protegit amb èxit les matrius solars de l'Estació Espacial Internacional i també s'ha utilitzat per protegir les cèl·lules solars de Mir.
Els panells solars han sobreviscut amb èxit més d'una dècada a l'espai, va dir Banks.
Domar el poder
En realitzar centenars de proves que formaven part del desenvolupament del recobriment resistent a l'oxigen atòmic, un equip de científics del Centre de Recerca Glenn va adquirir experiència per entendre com funciona la substància química. Els experts van veure altres possibilitats per utilitzar l'element agressiu.
Segons Banks, el grup es va adonar del canvi en la química superficial, l'erosió dels materials orgànics. Les propietats de l'oxigen atòmic són tals que és capaç d'eliminar qualsevol hidrocarbur orgànic, que no reacciona fàcilment amb els productes químics normals.
Els investigadors han descobert moltes maneres d'utilitzar-lo. Van aprendre que l'oxigen atòmic converteix les superfícies de les silicones en vidre, cosa que pot ser útil per fer components tancats hermèticament sense que s'enganxin entre si. Aquest procés es va desenvolupar per segellar l'Estació Espacial Internacional. A més, els científics han descobert que l'oxigen atòmic pot reparar i mantenir les cèl·lules danyades.obres d'art, milloren els materials de les estructures d'aeronaus i beneficien les persones, ja que es pot utilitzar en una varietat d'aplicacions biomèdiques.
Càmeres i dispositius portàtils
Hi ha diverses maneres en què l'oxigen atòmic pot afectar una superfície. Les cambres de buit són les més utilitzades. Tenen una mida des d'una caixa de sabates fins a una instal·lació de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Mitjançant la radiació de microones o de radiofreqüència, les molècules O2 es descomponen a l'estat d'oxigen atòmic. Es col·loca una mostra de polímer a la cambra, el nivell d'erosió de la qual indica la concentració de la substància activa dins de la instal·lació.
Una altra manera d'aplicar una substància és un dispositiu portàtil que permet dirigir un corrent estret d'oxidant cap a un objectiu específic. És possible crear una bateria d'aquests corrents que pugui cobrir una gran àrea de la superfície tractada.
A mesura que es fan més investigacions, un nombre creixent d'indústries mostren interès per utilitzar l'oxigen atòmic. La NASA ha establert moltes associacions, empreses conjuntes i filials que han tingut èxit en moltes àrees comercials en la majoria dels casos.
Oxigen atòmic per al cos
L'estudi de l'abast d'aquest element químic no es limita a l'espai exterior. L'oxigen atòmic, les propietats útils del qual s'han identificat, però encara queden més per estudiar, ha trobat moltesaplicacions.
S'utilitza per texturar la superfície dels polímers i fer-los capaços de fusionar-se amb l'os. Els polímers solen repel·lir les cèl·lules òssies, però l'element químicament actiu crea una textura que millora l'adhesió. Això condueix a un altre benefici que aporta l'oxigen atòmic: el tractament de mal alties del sistema musculoesquelètic.
Aquest agent oxidant també es pot utilitzar per eliminar els contaminants biològicament actius dels implants quirúrgics. Fins i tot amb les pràctiques d'esterilització modernes, pot ser difícil eliminar tots els residus de cèl·lules bacterianes, anomenades endotoxines, de la superfície dels implants. Aquestes substàncies són orgàniques, però no vives, per la qual cosa l'esterilització no és capaç d'eliminar-les. Les endotoxines poden causar inflamació postimplantació, que és una de les principals causes de dolor i de possibles complicacions en pacients amb implant.
L'oxigen atòmic, les propietats beneficioses del qual permeten netejar la pròtesi i eliminar tots els rastres de materials orgànics, redueix notablement el risc d'inflamació postoperatòria. Això condueix a millors resultats de les operacions i menys dolor per als pacients.
Alleujament per a diabètics
La tecnologia també s'utilitza en sensors de glucosa i altres monitors de ciències de la vida. Utilitzen fibres òptiques acríliques texturades amb oxigen atòmic. Aquest processament permet que les fibres filtrin els glòbuls vermells, permetent que el sèrum sanguini contacti amb més eficàcia amb elcomponent del monitor de detecció química.
Segons Sharon Miller, enginyera elèctrica del Departament d'Experiments i Medi Ambient espacial del Centre de Recerca Glenn de la NASA, això fa que la prova sigui més precisa, alhora que requereix un volum de sang molt més petit per mesurar el sucre en la sang d'una persona. Pots fer-te una injecció gairebé a qualsevol part del teu cos i obtenir prou sang per establir els teus nivells de sucre en sang.
Una altra manera d'obtenir oxigen atòmic és el peròxid d'hidrogen. És un agent oxidant molt més fort que un molecular. Això es deu a la facilitat amb què es descompone el peròxid. L'oxigen atòmic, que es forma en aquest cas, actua molt més energèticament que l'oxigen molecular. Aquesta és la raó de l'ús pràctic del peròxid d'hidrogen: la destrucció de molècules de colorants i microorganismes.
Restauració
Quan les obres d'art estan en perill de danys irreversibles, es pot utilitzar l'oxigen atòmic per eliminar contaminants orgànics, deixant intacte el material de la pintura. El procés elimina tots els materials orgànics com el carboni o el sutge, però generalment no funciona amb la pintura. Els pigments són majoritàriament d'origen inorgànic i ja estan oxidats, la qual cosa significa que l'oxigen no els danyarà. Els colorants orgànics també es poden estalviar amb un acurat moment d'exposició. El llenç és completament segur, ja que l'oxigen atòmic només entra en contacte amb la superfície de la pintura.
Les obres d'art es col·loquen en una cambra de buit, aon es produeix l'oxidant. Segons el grau de dany, la pintura pot romandre allà de 20 a 400 hores. També es pot utilitzar un corrent d'oxigen atòmic per al tractament especial d'una zona danyada que necessita restauració. Això elimina la necessitat de col·locar obres d'art en una cambra de buit.
El sutge i el pintallavis no són un problema
Museus, galeries i esglésies han començat a contactar amb el GIC per preservar i restaurar les seves obres d'art. El centre d'investigació ha demostrat la capacitat de restaurar una pintura danyada de Jackson Pollack, treure el pintallavis d'una pintura d'Andy Warhol i conservar les teles danyades pel fum a l'església de St. Stanislaus a Cleveland. L'equip del Glenn Research Center va utilitzar oxigen atòmic per restaurar una peça que es pensava que s'havia perdut, una còpia italiana centenaria de la Madonna a la cadira de Rafael, propietat de l'església episcopal de St. Alban a Cleveland..
Segons Banks, aquest element químic és molt efectiu. En restauració artística, funciona perfectament. És cert que això no es pot comprar en una ampolla, però és molt més efectiu.
Explorant el futur
NASA ha treballat de manera reemborsable amb diverses parts interessades en l'oxigen atòmic. El Centre de Recerca Glenn va donar servei a persones les obres d'art inestimables de les quals havien estat danyades en incendis domèstics, així com a corporacions que buscaven usos per a la substància.en aplicacions biomèdiques com LightPointe Medical d'Eden Prairie, Minnesota. L'empresa ha descobert molts usos per a l'oxigen atòmic i està buscant-ne més.
Segons Banks, hi ha moltes zones sense explorar. S'han descobert un nombre important d'aplicacions per a la tecnologia espacial, però probablement n'hi ha més a l'aguait fora de la tecnologia espacial.
Espai al servei de l'home
El grup de científics espera continuar explorant maneres d'utilitzar l'oxigen atòmic, així com direccions prometedores que ja s'han trobat. S'han patentat moltes tecnologies, i l'equip de la GIZ espera que les empreses llicències i comercialitzin algunes d'elles, cosa que aportarà encara més beneficis a la humanitat.
En determinades condicions, l'oxigen atòmic pot causar danys. Gràcies als investigadors de la NASA, aquesta substància està fent una contribució positiva a l'exploració espacial i a la vida a la Terra. Tant si es tracta de la preservació d'obres d'art inestimables com de la curació de persones, l'oxigen atòmic és l'eina més forta. Treballar amb ell es recompensa cent vegades i els seus resultats es fan visibles immediatament.
