L'oxygène atomique: propriétés utiles. Qu'est-ce que l'oxygène atomique?

Imaginez une image précieuse qui a été gâchée par un incendie dévastateur. Des peintures fines, soigneusement appliquées dans une variété de nuances, ont disparu sous les couches de suie noire. Il semblerait que le chef-d'œuvre soit irrémédiablement perdu.

Magie scientifique

Mais ne désespère pas. L'image est placée dans une chambre à vide dans laquelle est créée une substance puissante invisible appelée oxygène atomique. Dans quelques heures ou quelques jours lentement, mais sûrement le raid disparaît, et les couleurs commencent à apparaître à nouveau. Couvert d'une couche fraîche de vernis transparent, l'image revient à son ancienne gloire.

Il peut sembler que c'est magique, mais c'est de la science. La méthode développée par les scientifiques du Centre de recherche de Glennovsky (GIC) de la NASA utilise de l'oxygène atomique pour préserver et restaurer des œuvres d'art qui, autrement, auraient été irrémédiablement endommagées. La substance est également capable de stériliser complètement les implants chirurgicaux conçus pour le corps humain, ce qui réduit considérablement le risque d'inflammation. Pour les patients atteints de diabète, il peut améliorer le dispositif de surveillance du glucose, qui nécessite seulement une partie du sang précédemment requis pour les tests afin que les patients puissent contrôler leur état. La substance peut texturer la surface des polymères pour une meilleure adhérence des cellules osseuses, ce qui ouvre de nouvelles possibilités en médecine.

Et cette substance puissante peut être obtenue directement de l'air.

L'oxygène atomique et moléculaire

L'oxygène existe sous plusieurs formes différentes. Le gaz que nous respirons s'appelle O ₂ , c'est-à-dire qu'il se compose de deux atomes. Il existe également de l' oxygène atomique , dont la formule est O (un atome). La troisième forme de cet élément chimique est O ₃ . Il s'agit de l'ozone, qui, par exemple, se produit dans les couches supérieures de l'atmosphère terrestre.

L'oxygène atomique dans des conditions naturelles sur la surface de la Terre ne peut exister depuis longtemps. Il a une réactivité extrêmement élevée. Par exemple, l'oxygène atomique dans l'eau forme du peroxyde d'hydrogène. Mais dans l'espace, où il y a une grande quantité de rayonnement ultraviolet, les molécules O ₂ se décomposent plus facilement, formant une forme atomique. L'atmosphère en orbite terrestre basse est composée à 96% d'oxygène atomique. À l'aube des missions de la navette spatiale NASA, sa présence a causé des problèmes.

Harm au bien

Selon Bruce Banks, un physicien senior d'Alpaport, qui étudie l'environnement spatial de la branche Glenn Center, après les premiers vols de navette, les matériaux de sa structure semblaient avoir été couverts de givre (ils étaient fortement érodés et texturés). L'oxygène atomique réagit avec les matériaux organiques du revêtement des véhicules spatiaux, ce qui les endommage progressivement.

Le Centre d'information municipale a entrepris une enquête sur les causes du dommage. En conséquence, les chercheurs ont non seulement créé des méthodes pour protéger les engins spatiaux de l'oxygène atomique, mais ils ont également trouvé un moyen d'utiliser la puissance destructrice potentielle de cet élément chimique pour améliorer la vie sur Terre.

L'érosion dans l'espace

Lorsqu'un vaisseau spatial est en orbite basse (où les véhicules équipés partent et où l'ISS est basé), l'oxygène atomique, formé à partir de l'atmosphère résiduelle, peut réagir avec la surface du vaisseau spatial, en conséquence de quoi ils sont endommagés. Lors du développement du système d'alimentation électrique de la station, il y avait des craintes que les piles solaires constituées de polymères subissent une destruction rapide en raison de l'action de cet oxydant actif.

Verre flexible

La NASA a trouvé une solution. Un groupe de scientifiques du Glenn Research Center a développé un revêtement de film mince pour les cellules solaires qui était à l'abri de l'action de l'élément agressif. Le dioxyde de silicium ou le verre est déjà oxydé, de sorte qu'il ne peut pas être endommagé par l'oxygène atomique. Les chercheurs ont créé un revêtement de verre de silicium transparent, tellement mince qu'il est devenu flexible. Cette couche de protection adhère fermement au polymère du panneau et le protège contre l'érosion, sans altérer aucune de ses propriétés thermiques. Le revêtement protège toujours les cellules solaires de la Station spatiale internationale et a également servi à protéger les photocellules de la station Mir.

Selon Banks, les panneaux solaires ont réussi à résister à plus de dix ans de séjour dans l'espace.

La domestication du pouvoir

Après avoir mené des centaines de tests qui faisaient partie du développement d'un revêtement résistant à l'oxygène atomique, un groupe de scientifiques du Glenn Research Center a acquis de l'expérience pour comprendre comment fonctionne ce produit chimique. Les experts ont vu d'autres possibilités d'utiliser un élément agressif.

Selon Banks, le groupe a pris conscience d'un changement dans la chimie de surface, l'érosion des matériaux organiques. Les propriétés de l'oxygène atomique sont telles qu'elles peuvent éliminer toute matière organique, un hydrocarbure qui ne réagit pas si facilement avec les produits chimiques classiques.

Les chercheurs ont trouvé de nombreuses façons de l'utiliser. Ils ont appris que l'oxygène atomique transforme les surfaces de silicone en verre, ce qui peut être utile pour créer des composants avec un joint scellé sans se coller l'un à l'autre. Ce processus a été conçu pour sceller la Station spatiale internationale. En outre, les scientifiques ont découvert que l'oxygène atomique peut restaurer et préserver les œuvres d'art endommagées, améliorer les matériaux des structures d'aéronefs et profiter également aux personnes, car elles peuvent être utilisées dans une variété d'applications biomédicales.

Caméras et appareils portables

Il existe différentes façons d'influencer l'oxygène atomique à la surface. Les chambres à vide sont les plus souvent utilisées. Ils varient en taille de la boîte à chaussures à l'installation de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. À l'aide de rayons hyperfréquences ou radiofréquences, les molécules O ₂ se séparent de l'oxygène atomique. Un échantillon de polymère est placé dans la chambre dont le niveau d'érosion indique la concentration de la substance active à l'intérieur de l'unité.

Une autre façon d'appliquer la substance est un dispositif portatif qui vous permet de diriger un flux étroit d'oxydant vers une cible spécifique. Il est possible de créer une batterie de ces flux capables de recouvrir une grande surface de la surface traitée.

À mesure que de nouvelles recherches se poursuivent, un nombre croissant d'industries s'intéressent à l'utilisation de l'oxygène atomique. La NASA a organisé de nombreux partenariats, coentreprises et filiales qui, dans la plupart des cas, ont réussi dans diverses zones commerciales.

L'oxygène atomique pour le corps

L'étude de la portée de cet élément chimique n'est pas limitée à l'espace extra-atmosphérique. L'oxygène atomique, dont les propriétés utiles sont déterminées, mais encore plus à étudier, ont trouvé de nombreuses applications médicales.

Il est utilisé pour texturer la surface des polymères et les rend capables de fusionner avec des os. Les polymères repoussent habituellement les cellules osseuses, mais un élément chimiquement actif crée une texture qui améliore l'adhérence. Cela provoque un autre avantage que procure l'apport atomique atomique – traitement des maladies du système musculo-squelettique.

Cet oxydant peut également être utilisé pour éliminer les contaminants biologiquement actifs des implants chirurgicaux. Même avec la pratique moderne de la stérilisation à partir de la surface des implants, il est difficile d'éliminer tous les restes de cellules bactériennes appelés endotoxines. Ces substances sont organiques, mais pas vivantes, de sorte que la stérilisation n'est pas capable de les retirer. Les endotoxines peuvent provoquer une inflammation post-implant, qui est l'une des principales causes de la douleur et des complications potentielles chez les patients présentant un implant.

L'oxygène atomique, dont les propriétés utiles vous permettent de nettoyer la prothèse et d'éliminer toutes les traces de matières organiques, réduit considérablement le risque d'inflammation postopératoire. Il en résulte une amélioration des résultats chirurgicaux et une réduction de la douleur chez les patients.

Soulagement pour les diabétiques

La technologie est également utilisée dans les capteurs de glucose et autres moniteurs biomédicaux. Ils utilisent des fibres optiques acryliques, texturées avec de l'oxygène atomique. Ce traitement permet aux fibres de filtrer les globules rouges, en fournissant au sérum du sang un contact plus efficace avec le composant détecteur chimique du moniteur.

Selon Sharon Miller, ingénieur en électrotechnique du Département de l'environnement et des expériences spatiales du Centre de recherche Glenov de la NASA, cela rend le test plus précis et une quantité beaucoup plus faible de sang est nécessaire pour mesurer le niveau de glycémie de la personne testée. Vous pouvez faire un tir pratiquement sur n'importe quelle partie du corps et obtenir suffisamment de sang pour établir le niveau de sucre.

Une autre façon d'obtenir de l'oxygène atomique est le peroxyde d'hydrogène. C'est un oxydant beaucoup plus fort que moléculaire. Ceci est dû à la facilité avec laquelle le peroxyde se décompose. L'oxygène atomique, formé dans ce cas, agit beaucoup plus énergiquement que l'oxygène moléculaire. C'est la raison de l' application pratique du peroxyde d'hydrogène: la destruction de molécules de colorants et de microorganismes.

Restauration

Lorsque les œuvres d'art sont exposées au danger de dommages irréversibles, l'oxygène atomique peut être utilisé pour éliminer les contaminants organiques, ce qui laissera le matériel d'image en sécurité. Le procédé élimine tous les matériaux organiques, tels que le carbone ou la suie, mais, en règle générale, n'affecte pas la peinture. Les pigments sont principalement d'origine inorganique et déjà oxydés, ce qui signifie que l'oxygène ne les endommage pas. Les colorants organiques peuvent également être stockés en comptant attentivement le temps d'exposition. La toile est en toute sécurité, car l'oxygène atomique est en contact uniquement avec la surface de l'image.

Les objets d'art sont placés dans une chambre à vide dans laquelle cet oxydant est formé. En fonction du degré de dégâts, l'image peut rester pendant 20 à 400 heures. Pour un traitement spécial de la zone endommagée, qui nécessite une restauration, un flux d'oxygène atomique peut également être utilisé. Cela élimine le besoin de placer l'illustration dans une chambre à vide.

De la suie et du rouge à lèvres – pas un problème

Des musées, des galeries et des églises ont commencé à contacter le Centre municipal d'information pour préserver et restaurer leurs œuvres d'art. Le centre de recherche a démontré la capacité de restaurer l'image endommagée de Jackson Pollack, retirer le rouge à lèvres de la toile d' Andy Warhol et sauver les toiles endommagées par la fumée de l'église St. Stanislaus à Cleveland. L'équipe du Glenn Research Centre a utilisé l'oxygène atomique pour restaurer un fragment qui a été considéré comme perdu, il y a des siècles, la copie italienne de la peinture de Rafael Madonna dans une chaise appartenant à l'Église épiscopale de St. Alban à Cleveland.

Selon les banques, cet élément chimique est très efficace. Dans la restauration artistique, il fonctionne parfaitement. Certes, ce n'est pas quelque chose qui peut être acheté dans une bouteille, mais beaucoup plus efficace.

Apprendre l'avenir

La NASA sur une base remboursable a travaillé avec de nombreuses parties intéressées par l'oxygène atomique. Le Centre de recherche Glennovsky a servi des personnes dont les objets d'art inestimables ont été endommagés par des incendies domestiques, ainsi que des sociétés qui cherchent à utiliser cette substance dans des applications biomédicales telles que LightPointe Medical d'Eden Prairie, Minnesota. La société a découvert de nombreuses utilisations de l'oxygène atomique et va trouver encore plus.

Selon Banks, il existe de nombreux domaines inexplorés. Un nombre important d'applications pour la technologie spatiale ont été découvertes, mais probablement plus encore sont cachés en dehors des technologies spatiales.

L'espace au service de l'homme

Le groupe de scientifiques espère continuer à étudier les moyens d'utiliser l'oxygène atomique, ainsi que les directions prometteuses déjà trouvées. De nombreuses technologies ont été brevetées et l'équipe GIC espère que les entreprises autoriseront et commercialiseront certaines d'entre elles, ce qui apportera plus de bénéfices à l'humanité.

Dans certaines conditions, l'oxygène atomique peut causer des dégâts. Grâce aux chercheurs de la NASA, cette substance apporte une contribution positive à l' exploration de l'espace et de la vie sur terre. Que ce soit la préservation d'œuvres d'art inestimables ou l'amélioration des personnes, l'oxygène atomique est le moyen le plus important. Travailler avec lui est récompensé cent fois, et ses résultats sont immédiatement visibles.