Imagina una pintura de valor incalculable que ha sido devastada por un devastador incendio. Hermosas pinturas, cuidadosamente aplicadas en muchos tonos, desaparecieron bajo capas de hollín negro. Parecería que la obra maestra se ha perdido irremediablemente.
Ciencia mágica
Pero no te desesperes. La imagen se coloca en una cámara de vacío, dentro de la cual se crea una poderosa sustancia invisible llamada oxígeno atómico. En el transcurso de varias horas o días, la placa desaparece de manera lenta pero segura y los colores comienzan a reaparecer. Terminada con una nueva capa de laca transparente, la pintura vuelve a su antiguo esplendor.
Puede parecer magia, pero es ciencia. El método, desarrollado por científicos del Centro de Investigación Glenn (GRC) de la NASA, utiliza oxígeno atómico para preservar y restaurar obras de arte dañadas de otro modo. sustancia tambiéncapaz de esterilizar completamente los implantes quirúrgicos destinados al cuerpo humano, reduciendo en gran medida el riesgo de inflamación. Para los pacientes diabéticos, podría mejorar un dispositivo de monitoreo de glucosa que requeriría solo una porción de la sangre que antes se necesitaba para la prueba para que los pacientes puedan controlar su condición. La sustancia puede texturizar la superficie de los polímeros para una mejor adhesión de las células óseas, lo que abre nuevas posibilidades en medicina.
Y esta poderosa sustancia se puede obtener directamente de la nada.
Oxígeno atómico y molecular
El oxígeno existe en varias formas diferentes. El gas que respiramos se llama O2, lo que significa que está formado por dos átomos. También existe el oxígeno atómico, cuya fórmula es O (un átomo). La tercera forma de este elemento químico es O3. Este es el ozono, que, por ejemplo, se encuentra en la atmósfera superior de la Tierra.
El oxígeno atómico en condiciones naturales en la superficie de la Tierra no puede existir por mucho tiempo. Tiene una reactividad extremadamente alta. Por ejemplo, el oxígeno atómico en el agua forma peróxido de hidrógeno. Pero en el espacio, donde hay mucha radiación ultravioleta, las moléculas O2 se separan más fácilmente para formar una forma atómica. La atmósfera en la órbita terrestre baja es 96% de oxígeno atómico. En los primeros días de las misiones del transbordador espacial de la NASA, causó problemas.
Daño por bien
Según Bruce Banks, físico seniorEn Alphaport, una filial de investigación del entorno espacial del Centro Glenn, después de los primeros vuelos del transbordador, los materiales de su construcción parecían estar cubiertos de escarcha (estaban muy erosionados y texturizados). El oxígeno atómico reacciona con los materiales orgánicos de la piel de las naves espaciales y los daña gradualmente.
GIZ comenzó a investigar las causas del daño. Como resultado, los investigadores no solo crearon métodos para proteger las naves espaciales del oxígeno atómico, sino que también encontraron una forma de utilizar el potencial poder destructivo de este elemento químico para mejorar la vida en la Tierra.
Erosión en el espacio
Cuando una nave espacial se encuentra en órbita terrestre baja (donde se lanzan los vehículos tripulados y donde se basa la ISS), el oxígeno atómico formado a partir de la atmósfera residual puede reaccionar con la superficie de la nave espacial y causarle daños. Durante el desarrollo del sistema de suministro de energía de la estación, existía la preocupación de que las matrices de células solares hechas de polímeros se degradaran rápidamente debido a la acción de este oxidante activo.
Cristal flexible
NASA encontró una solución. Un grupo de científicos del Centro de Investigación Glenn desarrolló un recubrimiento de película delgada para células solares que era inmune a la acción de un elemento corrosivo. El dióxido de silicio, o vidrio, ya está oxidado, por lo que el oxígeno atómico no puede dañarlo. Investigadorescreó una capa de vidrio de silicio transparente, tan delgada que se volvió flexible. Esta capa protectora se adhiere fuertemente al polímero del panel y lo protege de la erosión sin comprometer ninguna de sus propiedades térmicas. Hasta ahora, el revestimiento ha protegido con éxito los paneles solares de la Estación Espacial Internacional y también se ha utilizado para proteger las células solares de Mir.
Los paneles solares han sobrevivido exitosamente más de una década en el espacio, dijo Banks.
Domar el poder
Al ejecutar cientos de pruebas que formaron parte del desarrollo del revestimiento resistente al oxígeno atómico, un equipo de científicos del Centro de Investigación Glenn adquirió experiencia en la comprensión de cómo funciona el producto químico. Los expertos vieron otras posibilidades para usar el elemento agresivo.
Según Banks, el grupo se dio cuenta del cambio en la química de la superficie, la erosión de los materiales orgánicos. Las propiedades del oxígeno atómico son tales que es capaz de eliminar cualquier hidrocarburo orgánico que no reaccione fácilmente con los productos químicos ordinarios.
Los investigadores han descubierto muchas formas de usarlo. Aprendieron que el oxígeno atómico convierte las superficies de las siliconas en vidrio, lo que puede ser útil para fabricar componentes sellados herméticamente sin que se peguen entre sí. Este proceso fue desarrollado para sellar la Estación Espacial Internacional. Además, los científicos han descubierto que el oxígeno atómico puede reparar y mantener las células dañadas.obras de arte, mejorar los materiales de las estructuras de las aeronaves y beneficiar a las personas, ya que puede utilizarse en una variedad de aplicaciones biomédicas.
Cámaras y dispositivos portátiles
Hay varias formas en que el oxígeno atómico puede afectar una superficie. Las cámaras de vacío son las más utilizadas. Varían en tamaño desde una caja de zapatos hasta una instalación de 1,2 x 1,8 x 0,9 m Usando microondas o radiación de radiofrecuencia, las moléculas O2 se descomponen en el estado de oxígeno atómico. En la cámara se coloca una muestra de polímero cuyo nivel de erosión indica la concentración de la sustancia activa en el interior de la instalación.
Otra forma de aplicar una sustancia es un dispositivo portátil que le permite dirigir un flujo estrecho de oxidante a un objetivo específico. Es posible crear una batería de tales chorros que puedan cubrir una gran área de la superficie tratada.
A medida que se realizan más investigaciones, un número creciente de industrias muestra interés en usar oxígeno atómico. La NASA ha establecido muchas sociedades, empresas conjuntas y subsidiarias que han tenido éxito en muchas áreas comerciales en la mayoría de los casos.
Oxígeno atómico para el cuerpo
El estudio del alcance de este elemento químico no se limita al espacio exterior. El oxígeno atómico, cuyas propiedades útiles han sido identificadas, pero aún quedan más por estudiar, ha encontrado muchos médicosaplicaciones.
Se utiliza para texturizar la superficie de los polímeros y hacerlos capaces de fusionarse con el hueso. Los polímeros suelen repeler las células óseas, pero el elemento químicamente activo crea una textura que mejora la adhesión. Esto lleva a otro beneficio que aporta el oxígeno atómico: el tratamiento de enfermedades del sistema musculoesquelético.
Este agente oxidante también se puede utilizar para eliminar contaminantes biológicamente activos de los implantes quirúrgicos. Incluso con las prácticas modernas de esterilización, puede ser difícil eliminar todos los residuos de células bacterianas, llamados endotoxinas, de la superficie de los implantes. Estas sustancias son orgánicas, pero no vivas, por lo que la esterilización no es capaz de eliminarlas. Las endotoxinas pueden causar inflamación posterior al implante, que es una de las principales causas de dolor y posibles complicaciones en pacientes con implantes.
El oxígeno atómico, cuyas beneficiosas propiedades permiten limpiar la prótesis y eliminar todo rastro de materia orgánica, reduce significativamente el riesgo de inflamación postoperatoria. Esto conduce a mejores resultados de las operaciones y menos dolor para los pacientes.
Alivio para diabéticos
La tecnología también se utiliza en sensores de glucosa y otros monitores de ciencias de la vida. Utilizan fibras ópticas acrílicas texturizadas con oxígeno atómico. Este procesamiento permite que las fibras filtren los glóbulos rojos, lo que permite que el suero sanguíneo entre en contacto con elcomponente del monitor de detección química.
Según Sharon Miller, ingeniera eléctrica del Departamento de Experimentos y Medio Ambiente Espacial del Centro de Investigación Glenn de la NASA, esto hace que la prueba sea más precisa y requiere un volumen de sangre mucho menor para medir el nivel de azúcar en la sangre de una persona. Puede recibir una inyección en casi cualquier parte de su cuerpo y obtener suficiente sangre para establecer sus niveles de azúcar en la sangre.
Otra forma de obtener oxígeno atómico es el peróxido de hidrógeno. Es un agente oxidante mucho más fuerte que uno molecular. Esto se debe a la facilidad con la que se descompone el peróxido. El oxígeno atómico, que se forma en este caso, actúa con mucha más energía que el oxígeno molecular. Esta es la razón del uso práctico del peróxido de hidrógeno: la destrucción de moléculas de colorantes y microorganismos.
Restauración
Cuando las obras de arte están en peligro de sufrir daños irreversibles, se puede utilizar oxígeno atómico para eliminar los contaminantes orgánicos, dejando el material de la pintura intacto. El proceso elimina todos los materiales orgánicos como el carbón o el hollín, pero generalmente no funciona con la pintura. Los pigmentos son en su mayoría de origen inorgánico y ya están oxidados, lo que significa que el oxígeno no los dañará. Los tintes orgánicos también se pueden guardar con un tiempo de exposición cuidadoso. El lienzo es completamente seguro, ya que el oxígeno atómico solo entra en contacto con la superficie de la pintura.
Las obras de arte se colocan en una cámara de vacío, enque se produce el oxidante. Dependiendo del grado de daño, la pintura puede permanecer ahí de 20 a 400 horas. También se puede usar una corriente de oxígeno atómico para un tratamiento especial de un área dañada que necesita restauración. Esto elimina la necesidad de colocar obras de arte en una cámara de vacío.
El hollín y el lápiz labial no son un problema
Museos, galerías e iglesias han comenzado a contactar al GIC para preservar y restaurar sus obras de arte. El centro de investigación ha demostrado la capacidad de restaurar una pintura dañada de Jackson Pollack, quitar el lápiz labial de una pintura de Andy Warhol y preservar lienzos dañados por el humo en la iglesia St. Stanislaus en Cleveland. El equipo del Centro de Investigación Glenn usó oxígeno atómico para restaurar una pieza que se creía perdida, una copia italiana centenaria de la Virgen en la silla de Rafael, propiedad de la Iglesia Episcopal de St. Alban en Cleveland.
Según Banks, este elemento químico es muy eficaz. En restauración artística funciona perfectamente. Cierto, esto no es algo que se pueda comprar en una botella, pero es mucho más efectivo.
Explorando el futuro
NASA ha trabajado sobre una base reembolsable con una variedad de partes interesadas en el oxígeno atómico. El Centro de Investigación Glenn sirvió a individuos cuyas valiosas obras de arte habían sido dañadas en incendios domésticos, así como a corporaciones que buscaban usos para la sustancia.en aplicaciones biomédicas como LightPointe Medical de Eden Prairie, Minnesota. La compañía ha descubierto muchos usos para el oxígeno atómico y busca encontrar más.
Según Banks, hay muchas áreas inexploradas. Se ha descubierto un número significativo de aplicaciones para la tecnología espacial, pero probablemente haya más al acecho fuera de la tecnología espacial.
El espacio al servicio del hombre
El grupo de científicos espera continuar explorando formas de utilizar el oxígeno atómico, así como las direcciones prometedoras ya encontradas. Se han patentado muchas tecnologías y el equipo de GIZ espera que las empresas autoricen y comercialicen algunas de ellas, lo que traerá aún más beneficios a la humanidad.
Bajo ciertas condiciones, el oxígeno atómico puede causar daños. Gracias a los investigadores de la NASA, esta sustancia ahora está haciendo una contribución positiva a la exploración espacial y la vida en la Tierra. Ya sea la preservación de obras de arte invaluables o la curación de personas, el oxígeno atómico es la herramienta más poderosa. Trabajar con él se recompensa cien veces más y los resultados se hacen visibles de inmediato.
