Hãy tưởng tượng một bức tranh vô giá đã bị tàn phá bởi một trận hỏa hoạn kinh hoàng. Những lớp sơn đẹp đẽ, được sơn cẩn thận với nhiều sắc độ, đã biến mất dưới những lớp bồ hóng đen. Có vẻ như kiệt tác đã mất đi một cách không thể cứu vãn được.
Phép thuật khoa học
Nhưng đừng tuyệt vọng. Bức tranh được đặt trong một buồng chân không, bên trong có một chất cực mạnh vô hình gọi là oxy nguyên tử được tạo ra. Trong vài giờ hoặc vài ngày, mảng bám từ từ nhưng chắc chắn biến mất và màu sắc bắt đầu xuất hiện trở lại. Được hoàn thiện bằng một lớp sơn mài trong suốt mới, bức tranh trở lại ánh hào quang trước đây của nó.
Nó có vẻ giống như phép thuật, nhưng đó là khoa học. Phương pháp này được phát triển bởi các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA (GRC), sử dụng oxy nguyên tử để bảo tồn và phục hồi các tác phẩm nghệ thuật bị hư hỏng không thể sửa chữa. Chất cũngcó khả năng khử trùng hoàn toàn các mô cấy phẫu thuật dành cho cơ thể con người, giảm đáng kể nguy cơ viêm nhiễm. Đối với bệnh nhân đái tháo đường, nó có thể cải tiến một thiết bị theo dõi lượng đường chỉ yêu cầu một phần máu trước đây cần thiết để xét nghiệm để bệnh nhân có thể theo dõi tình trạng của mình. Chất này có thể kết cấu bề mặt của polyme để kết dính các tế bào xương tốt hơn, mở ra khả năng mới trong y học.
Và chất mạnh mẽ này có thể được lấy trực tiếp từ không khí loãng.
Ôxy nguyên tử và phân tử
Oxy tồn tại ở nhiều dạng khác nhau. Khí chúng ta hít vào được gọi là O2, có nghĩa là nó được tạo thành từ hai nguyên tử. Ngoài ra còn có oxy nguyên tử, công thức của nó là O (một nguyên tử). Dạng thứ ba của nguyên tố hóa học này là O3. Đây là ôzôn, ví dụ, được tìm thấy trong bầu khí quyển trên của Trái đất.
Ôxy nguyên tử trong điều kiện tự nhiên trên bề mặt Trái đất không thể tồn tại lâu dài. Nó có một phản ứng cực kỳ cao. Ví dụ, oxy nguyên tử trong nước tạo thành hydrogen peroxide. Nhưng trong không gian, nơi có nhiều bức xạ tử ngoại, các phân tử O2dễ dàng phân tách hơn để tạo thành dạng nguyên tử. Bầu khí quyển ở quỹ đạo thấp của Trái đất là 96% oxy nguyên tử. Trong những ngày đầu thực hiện sứ mệnh tàu con thoi của NASA, nó đã gây ra nhiều vấn đề.
Hạilợi
Theo Bruce Banks, nhà vật lý cao cấpTại Alphaport, một chi nhánh nghiên cứu môi trường không gian của Trung tâm Glenn, sau vài chuyến bay đầu tiên của tàu con thoi, các vật liệu xây dựng nó trông như bị bao phủ trong băng giá (chúng bị xói mòn và kết cấu nặng). Oxy nguyên tử phản ứng với vật liệu da hữu cơ của tàu vũ trụ, dần dần làm hỏng chúng.
GIZ bắt đầu điều tra nguyên nhân hư hỏng. Kết quả là, các nhà nghiên cứu không chỉ tạo ra các phương pháp bảo vệ tàu vũ trụ khỏi oxy nguyên tử, họ còn tìm ra cách sử dụng sức mạnh hủy diệt tiềm tàng của nguyên tố hóa học này để cải thiện sự sống trên Trái đất.
Xói mòn trong không gian
Khi tàu vũ trụ ở quỹ đạo thấp của Trái đất (nơi phóng các phương tiện có người lái và đặt trụ sở của ISS), oxy nguyên tử hình thành từ bầu khí quyển còn sót lại có thể phản ứng với bề mặt của tàu vũ trụ, gây ra thiệt hại cho chúng. Trong quá trình phát triển hệ thống cung cấp điện của trạm, có những lo ngại rằng các mảng pin mặt trời làm bằng polyme sẽ nhanh chóng bị phân hủy do tác động của chất oxy hóa hoạt tính này.
Kính dẻo
NASA đã tìm ra giải pháp. Một nhóm các nhà khoa học từ Trung tâm Nghiên cứu Glenn đã phát triển một lớp phủ màng mỏng cho các tế bào năng lượng mặt trời có khả năng miễn nhiễm với tác động của yếu tố ăn mòn. Silicon dioxide, hay thủy tinh, đã bị oxy hóa, vì vậy nó không thể bị phá hủy bởi oxy nguyên tử. Các nhà nghiên cứuđã tạo ra một lớp phủ thủy tinh silicon trong suốt, mỏng đến mức trở nên dẻo. Lớp bảo vệ này bám chặt vào polyme của bảng điều khiển và bảo vệ nó khỏi bị xói mòn mà không ảnh hưởng đến bất kỳ đặc tính nhiệt nào của nó. Lớp phủ này cho đến nay đã bảo vệ thành công các mảng năng lượng mặt trời của Trạm Vũ trụ Quốc tế và cũng được sử dụng để bảo vệ các tế bào năng lượng mặt trời của Mir.
Các tấm pin mặt trời đã tồn tại thành công hơn một thập kỷ trong không gian, Banks nói.
Thuần hóa sức mạnh
Bằng cách thực hiện hàng trăm thử nghiệm nằm trong quá trình phát triển lớp phủ chống oxy nguyên tử, một nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn đã có được kinh nghiệm trong việc hiểu cách hoạt động của hóa chất. Các chuyên gia đã thấy các khả năng khác trong việc sử dụng yếu tố tích cực.
Theo Banks, nhóm đã nhận thức được sự thay đổi của hóa học bề mặt, sự xói mòn của các vật liệu hữu cơ. Các đặc tính của oxy nguyên tử là nó có thể loại bỏ bất kỳ chất hữu cơ, hydrocacbon nào, không dễ dàng phản ứng với các hóa chất thông thường.
Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra nhiều cách để sử dụng nó. Họ học được rằng oxy nguyên tử biến bề mặt của silicon thành thủy tinh, có thể hữu ích trong việc tạo ra các thành phần kín mà không để chúng dính vào nhau. Quá trình này được phát triển để niêm phong Trạm Vũ trụ Quốc tế. Ngoài ra, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng oxy nguyên tử có thể sửa chữa và duy trì các tế bào bị tổn thương.các tác phẩm nghệ thuật, cải tiến vật liệu của cấu trúc máy bay, cũng như mang lại lợi ích cho con người, vì nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng y sinh.
Máy ảnh và thiết bị di động
Có nhiều cách khác nhau mà oxy nguyên tử có thể ảnh hưởng đến bề mặt. Buồng chân không được sử dụng phổ biến nhất. Chúng có kích thước từ một chiếc hộp đựng giày đến một bộ lắp đặt 1,2 x 1,8 x 0,9 m Sử dụng bức xạ tần số vô tuyến hoặc vi sóng, các phân tử O2bị phá vỡ thành trạng thái oxy nguyên tử. Một mẫu polyme được đặt trong buồng, mức độ xói mòn của nó cho biết nồng độ của hoạt chất bên trong việc lắp đặt.
Một cách khác để áp dụng chất là một thiết bị di động cho phép bạn hướng một luồng chất oxy hóa hẹp đến một mục tiêu cụ thể. Có thể tạo ra một dòng pin có thể bao phủ một vùng rộng lớn trên bề mặt được xử lý.
Khi nhiều nghiên cứu được thực hiện, ngày càng có nhiều ngành công nghiệp thể hiện sự quan tâm đến việc sử dụng oxy nguyên tử. NASA đã thiết lập nhiều quan hệ đối tác, liên doanh và công ty con thành công trong nhiều lĩnh vực thương mại trong hầu hết các trường hợp.
Oxy nguyên tử cho cơ thể
Việc nghiên cứu phạm vi của nguyên tố hóa học này không chỉ giới hạn trong không gian vũ trụ. Oxy nguyên tử, mà các đặc tính hữu ích đã được xác định, nhưng thậm chí nhiều trong số chúng vẫn còn đang được nghiên cứu, đã tìm thấy nhiềuứng dụng.
Nó được sử dụng để tạo kết cấu bề mặt của polyme và làm cho chúng có thể kết hợp với xương. Polyme thường đẩy lùi các tế bào xương, nhưng thành phần hoạt động hóa học tạo ra một kết cấu giúp tăng cường độ kết dính. Điều này dẫn đến một lợi ích khác mà oxy nguyên tử mang lại - đó là điều trị các bệnh về hệ cơ xương khớp.
Chất oxy hóa này cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm hoạt tính sinh học từ mô cấy phẫu thuật. Ngay cả với các phương pháp khử trùng hiện đại, có thể khó loại bỏ tất cả cặn tế bào vi khuẩn, được gọi là nội độc tố, khỏi bề mặt của thiết bị cấy ghép. Những chất này là chất hữu cơ, nhưng không phải là chất sống, vì vậy việc khử trùng không thể loại bỏ chúng. Nội độc tố có thể gây viêm sau cấy ghép, là một trong những nguyên nhân chính gây đau và các biến chứng tiềm ẩn ở bệnh nhân cấy ghép.
Oxy nguyên tử, có đặc tính có lợi cho phép bạn làm sạch phục hình và loại bỏ tất cả các dấu vết của vật liệu hữu cơ, làm giảm đáng kể nguy cơ viêm nhiễm sau phẫu thuật. Điều này dẫn đến kết quả phẫu thuật tốt hơn và bệnh nhân ít đau hơn.
Giải_thường cho bệnh nhân tiểu đường
Công nghệ này cũng được sử dụng trong cảm biến glucose và các thiết bị theo dõi khoa học đời sống khác. Họ sử dụng sợi quang học acrylic kết cấu với oxy nguyên tử. Quá trình xử lý này cho phép các sợi lọc ra các tế bào hồng cầu, cho phép huyết thanh máu tiếp xúc hiệu quả hơn vớithành phần của màn hình cảm biến hóa học.
Theo Sharon Miller, một kỹ sư điện tại Phòng Thí nghiệm và Môi trường Không gian tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA, điều này làm cho xét nghiệm chính xác hơn, đồng thời yêu cầu một lượng máu nhỏ hơn nhiều để đo lượng đường trong máu của một người. Bạn có thể tiêm ở hầu hết mọi nơi trên cơ thể và lấy đủ máu để thiết lập lượng đường trong máu.
Một cách khác để lấy oxy nguyên tử là hydrogen peroxide. Nó là một chất oxy hóa mạnh hơn nhiều so với một chất phân tử. Điều này là do peroxide phân hủy dễ dàng. Ôxy nguyên tử, được hình thành trong trường hợp này, hoạt động mạnh hơn nhiều so với ôxy phân tử. Đây là lý do cho việc sử dụng hydrogen peroxide trong thực tế: phá hủy các phân tử thuốc nhuộm và vi sinh vật.
Phục hồi
Khi tác phẩm nghệ thuật có nguy cơ bị hư hại không thể phục hồi, oxy nguyên tử có thể được sử dụng để loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, giữ nguyên chất liệu tranh. Quá trình này loại bỏ tất cả các vật liệu hữu cơ như carbon hoặc muội than, nhưng nhìn chung không có tác dụng trên sơn. Các chất màu chủ yếu có nguồn gốc vô cơ và đã được oxy hóa, có nghĩa là oxy sẽ không làm hỏng chúng. Thuốc nhuộm hữu cơ cũng có thể được lưu lại với thời gian phơi nhiễm cẩn thận. Vải canvas hoàn toàn an toàn, vì oxy nguyên tử chỉ tiếp xúc với bề mặt của bức tranh.
Tác phẩm nghệ thuật được đặt trong buồng chân không, trongmà chất oxy hóa được tạo ra. Tùy thuộc vào mức độ hư hỏng, bức tranh có thể ở đó từ 20 đến 400 giờ. Một dòng oxy nguyên tử cũng có thể được sử dụng để điều trị đặc biệt cho một khu vực bị hư hỏng cần được phục hồi. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu đặt tác phẩm nghệ thuật trong buồng chân không.
Thấm và son không thành vấn đề
Bảo tàng, phòng trưng bày và nhà thờ đã bắt đầu liên hệ với GIC để bảo tồn và phục hồi các tác phẩm nghệ thuật của họ. Trung tâm nghiên cứu đã chứng minh khả năng phục hồi một bức tranh bị hư hỏng của Jackson Pollack, loại bỏ vết son khỏi bức tranh của Andy Warhol và bảo quản những bức tranh sơn dầu bị hư hại do khói tại Nhà thờ St. Stanislaus ở Cleveland. Nhóm nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu Glenn đã sử dụng oxy nguyên tử để khôi phục một mảnh được cho là đã bị mất, một bản sao Ý có tuổi đời hàng thế kỷ của Raphael's Madonna in the Chair, thuộc sở hữu của Nhà thờ St. Alban's Episcopal ở Cleveland.
Theo Banks, nguyên tố hóa học này rất hiệu quả. Trong việc phục hồi nghệ thuật, nó hoạt động hoàn hảo. Đúng, đây không phải là thứ có thể mua được trong chai, nhưng nó hiệu quả hơn rất nhiều.
Khám phá tương lai
NASA đã làm việc trên cơ sở hoàn lại tiền với nhiều bên quan tâm đến oxy nguyên tử. Trung tâm Nghiên cứu Glenn đã phục vụ những cá nhân có tác phẩm nghệ thuật vô giá đã bị hư hại trong các vụ cháy nhà, cũng như các tập đoàn đang tìm cách sử dụng chất này.trong các ứng dụng y sinh như LightPointe Medical của Eden Prairie, Minnesota. Công ty đã phát hiện ra nhiều công dụng của oxy nguyên tử và đang tìm kiếm thêm.
Theo Ngân hàng, có rất nhiều lĩnh vực chưa được khám phá. Một số ứng dụng đáng kể đã được phát hiện cho công nghệ vũ trụ, nhưng có lẽ còn nhiều ứng dụng khác đang ẩn giấu bên ngoài công nghệ vũ trụ.
Không gian phục vụ con người
Nhóm các nhà khoa học hy vọng sẽ tiếp tục khám phá những cách sử dụng oxy nguyên tử, cũng như những hướng đi đầy hứa hẹn đã được tìm thấy. Nhiều công nghệ đã được cấp bằng sáng chế và nhóm GIZ hy vọng rằng các công ty sẽ cấp phép và thương mại hóa một số công nghệ trong số đó, điều này sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn nữa cho nhân loại.
Trong những điều kiện nhất định, oxy nguyên tử có thể gây ra thiệt hại. Nhờ các nhà nghiên cứu của NASA, chất này hiện đang đóng góp tích cực vào việc khám phá không gian và sự sống trên Trái đất. Cho dù đó là việc bảo tồn các tác phẩm nghệ thuật vô giá hay chữa bệnh cho con người, oxy nguyên tử là công cụ mạnh nhất. Làm việc với anh ấy được thưởng gấp trăm lần và kết quả của nó sẽ hiển thị ngay lập tức.
