Imaginez une peinture inestimable qui a été dévastée par un incendie dévastateur. De belles peintures, minutieusement appliquées dans de nombreuses nuances, ont disparu sous des couches de suie noire. Il semblerait que le chef-d'œuvre soit irrémédiablement perdu.
Magie scientifique
Mais ne désespérez pas. L'image est placée dans une chambre à vide, à l'intérieur de laquelle une puissante substance invisible appelée oxygène atomique est créée. En quelques heures ou jours, la plaque disparaît lentement mais sûrement et les couleurs commencent à réapparaître. Finie avec une nouvelle couche de laque transparente, la peinture retrouve son ancienne gloire.
Cela peut sembler magique, mais c'est de la science. La méthode, développée par des scientifiques du Glenn Research Center (GRC) de la NASA, utilise l'oxygène atomique pour préserver et restaurer des œuvres d'art autrement irrémédiablement endommagées. Matière aussicapable de stériliser complètement les implants chirurgicaux destinés au corps humain, réduisant considérablement le risque d'inflammation. Pour les patients diabétiques, cela pourrait améliorer un dispositif de surveillance de la glycémie qui ne nécessiterait qu'une partie du sang précédemment nécessaire pour les tests afin que les patients puissent surveiller 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 à partir de rien.
Oxygène atomique et moléculaire
L'oxygène existe sous plusieurs formes différentes. Le gaz que nous respirons s'appelle O2, ce qui signifie qu'il est composé de deux atomes. Il y a aussi l'oxygène atomique, dont la formule est O (un atome). La troisième forme de cet élément chimique est O3. C'est l'ozone, qui, par exemple, se trouve dans la haute atmosphère de la Terre.
L'oxygène atomique dans des conditions naturelles à la surface de la Terre ne peut pas exister pendant 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 beaucoup de rayonnement ultraviolet, les molécules O2 se séparent plus facilement pour former une forme atomique. L'atmosphère en orbite terrestre basse est composée à 96% d'oxygène atomique. Au début des missions de la navette spatiale de la NASA, cela a causé des problèmes.
Mal pour de bon
Selon Bruce Banks, physicien seniorÀ Alphaport, une filiale de recherche sur l'environnement spatial du Glenn Center, après les premiers vols de la navette, les matériaux de sa construction semblaient couverts de givre (ils étaient fortement érodés et texturés). L'oxygène atomique réagit avec les matériaux organiques de la peau des engins spatiaux, les endommageant progressivement.
GIZ a commencé à enquêter sur les causes des dégâts. 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 le pouvoir destructeur potentiel de cet élément chimique pour améliorer la vie sur Terre.
Érosion dans l'espace
Lorsqu'un vaisseau spatial est en orbite terrestre basse (où sont lancés les véhicules habités et où est basée l'ISS), l'oxygène atomique formé à partir de l'atmosphère résiduelle peut réagir avec la surface du vaisseau spatial, lui causant des dommages. Lors du développement du système d'alimentation électrique de la station, on craignait que les réseaux de cellules solaires en polymères ne se dégradent rapidement en raison de l'action de cet oxydant actif.
Verre souple
NASA a trouvé une solution. Un groupe de scientifiques du Glenn Research Center a développé un revêtement en couche mince pour cellules solaires qui était immunisé contre l'action d'un élément corrosif. Le dioxyde de silicium, ou verre, est déjà oxydé, il ne peut donc pas être endommagé par l'oxygène atomique. Des chercheursa créé un revêtement de verre de silicium transparent, si mince qu'il est devenu flexible. Cette couche protectrice adhère fortement au polymère du panneau et le protège de l'érosion sans compromettre aucune de ses propriétés thermiques. Le revêtement a jusqu'à présent protégé avec succès les panneaux solaires de la Station spatiale internationale et a également été utilisé pour protéger les cellules solaires de Mir.
Les panneaux solaires ont survécu avec succès à plus d'une décennie dans l'espace, a déclaré Banks.
Apprivoiser le pouvoir
En exécutant des centaines de tests qui faisaient partie du développement du revêtement résistant à l'oxygène atomique, une équipe de scientifiques du Glenn Research Center a acquis de l'expérience dans la compréhension du fonctionnement du produit chimique. Les experts ont vu d'autres possibilités d'utilisation de l'élément agressif.
Selon Banks, le groupe a pris conscience de la modification de la chimie de surface, de l'érosion des matières organiques. Les propriétés de l'oxygène atomique sont telles qu'il est capable d'éliminer tout hydrocarbure organique qui ne réagit pas facilement avec les produits chimiques ordinaires.
Les chercheurs ont découvert de nombreuses façons de l'utiliser. Ils ont appris que l'oxygène atomique transforme les surfaces des silicones en verre, ce qui peut être utile pour rendre les composants hermétiquement scellés sans qu'ils ne collent les uns aux autres. Ce procédé a été développé pour sceller la Station Spatiale Internationale. De plus, les scientifiques ont découvert que l'oxygène atomique peut réparer et entretenir les cellules endommagées.œuvres d'art, améliorer les matériaux des structures d'aéronefs et profiter aux personnes, car il peut être utilisé dans une variété d'applications biomédicales.
Caméras et appareils portables
L'oxygène atomique peut affecter une surface de différentes manières. Les chambres à vide sont les plus couramment utilisées. Leur taille varie d'une boîte à chaussures à une installation de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. À l'aide d'un rayonnement micro-ondes ou radiofréquence, les molécules O2 sont décomposées à l'état d'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'installation.
Une autre façon d'appliquer une substance est un appareil portable qui vous permet de diriger un flux étroit d'oxydant vers une cible spécifique. Il est possible de créer une batterie de tels flux pouvant couvrir une grande partie de la surface traitée.
Au fur et à mesure que la recherche se poursuit, un nombre croissant d'industries s'intéressent à l'utilisation de l'oxygène atomique. La NASA a établi de nombreux partenariats, coentreprises et filiales qui ont réussi dans de nombreux domaines commerciaux dans la plupart des cas.
Oxygène atomique pour le corps
L'étude de la portée de cet élément chimique ne se limite pas à l'espace extra-atmosphérique. L'oxygène atomique, dont les propriétés utiles ont été identifiées, mais encore plus d'entre elles restent à étudier, a trouvé de nombreuses propriétés médicalescandidatures.
Il est utilisé pour texturer la surface des polymères et les rendre capables de fusionner avec l'os. Les polymères repoussent généralement les cellules osseuses, mais l'élément chimiquement actif crée une texture qui améliore l'adhérence. Cela conduit à un autre avantage que l'oxygène atomique apporte - le traitement des maladies du système musculo-squelettique.
Cet agent oxydant peut également être utilisé pour éliminer les contaminants biologiquement actifs des implants chirurgicaux. Même avec les pratiques de stérilisation modernes, il peut être difficile d'éliminer tous les résidus de cellules bactériennes, appelés endotoxines, de la surface des implants. Ces substances sont organiques, mais non vivantes, la stérilisation n'est donc pas en mesure de les éliminer. Les endotoxines peuvent provoquer une inflammation post-implantaire, qui est l'une des principales causes de douleur et de complications potentielles chez les patients implantés.
L'oxygène atomique, dont les propriétés bénéfiques permettent de nettoyer la prothèse et d'éliminer toute trace de matières organiques, réduit considérablement le risque d'inflammation postopératoire. Cela conduit à de meilleurs résultats opératoires et à moins de douleur pour les patients.
Soulagement pour les diabétiques
La technologie est également utilisée dans les capteurs de glucose et autres moniteurs des sciences de la vie. Ils utilisent des fibres optiques acryliques texturées à l'oxygène atomique. Ce traitement permet aux fibres de filtrer les globules rouges, permettant au sérum sanguin d'entrer plus efficacement en contact avec lecomposant du moniteur de détection chimique.
Selon Sharon Miller, ingénieur électricien au Département de l'environnement et des expériences spatiales du Glenn Research Center de la NASA, cela rend le test plus précis, tout en nécessitant un volume de sang beaucoup plus petit pour mesurer la glycémie d'une personne. Vous pouvez recevoir une injection presque n'importe où sur votre corps et obtenir suffisamment de sang pour régler votre glycémie.
Une autre façon d'obtenir de l'oxygène atomique est le peroxyde d'hydrogène. C'est un agent oxydant beaucoup plus fort qu'un agent moléculaire. Cela est dû à la facilité avec laquelle le peroxyde se décompose. L'oxygène atomique, qui se forme dans ce cas, agit beaucoup plus énergiquement que l'oxygène moléculaire. C'est la raison de l'utilisation pratique du peroxyde d'hydrogène: la destruction des molécules de colorants et de micro-organismes.
Restauration
Lorsque les œuvres d'art risquent de subir des dommages irréversibles, l'oxygène atomique peut être utilisé pour éliminer les contaminants organiques, laissant le matériau de peinture intact. Le processus élimine tous les matériaux organiques tels que le carbone ou la suie, mais ne fonctionne généralement pas sur la peinture. Les pigments sont pour la plupart d'origine inorganique et sont déjà oxydés, ce qui signifie que l'oxygène ne les endommagera pas. Les colorants organiques peuvent également être conservés avec un minutage d'exposition minutieux. La toile est totalement sûre, car l'oxygène atomique n'entre en contact qu'avec la surface de la peinture.
Les œuvres sont placées dans une chambre à vide, danslequel l'oxydant est produit. Selon le degré de détérioration, la peinture peut y rester de 20 à 400 heures. Un flux d'oxygène atomique peut également être utilisé pour un traitement spécial d'une zone endommagée nécessitant une restauration. Cela élimine le besoin de placer les illustrations dans une chambre à vide.
La suie et le rouge à lèvres ne sont pas un problème
Musées, galeries et églises ont commencé à contacter le GIC pour préserver et restaurer leurs œuvres d'art. Le centre de recherche a démontré sa capacité à restaurer une peinture endommagée de Jackson Pollack, à enlever le rouge à lèvres d'une peinture d'Andy Warhol et à conserver des toiles endommagées par la fumée à l'église St. Stanislaus à Cleveland. L'équipe du Glenn Research Center a utilisé de l'oxygène atomique pour restaurer une pièce que l'on croyait perdue, une copie italienne vieille de plusieurs siècles de la Vierge à la chaise de Raphaël, propriété de l'église épiscopale St. Alban à Cleveland.
Selon Banks, cet élément chimique est très efficace. En restauration artistique, cela fonctionne parfaitement. Certes, ce n'est pas quelque chose qui peut être acheté dans une bouteille, mais c'est beaucoup plus efficace.
Explorer le futur
NASA a travaillé sur une base remboursable avec diverses parties intéressées par l'oxygène atomique. Le Glenn Research Center a servi des particuliers dont les œuvres d'art inestimables avaient été endommagées lors d'incendies domestiques, ainsi que des entreprises à la recherche d'utilisations pour la substance.dans des applications biomédicales telles que LightPointe Medical d'Eden Prairie, Minnesota. L'entreprise a découvert de nombreuses utilisations de l'oxygène atomique et cherche à en découvrir d'autres.
Selon Banks, il existe de nombreux domaines inexplorés. Un nombre important d'applications ont été découvertes pour la technologie spatiale, mais il y en a probablement d'autres qui se cachent en dehors de la technologie spatiale.
L'espace au service de l'homme
Le groupe de scientifiques espère continuer à explorer les moyens d'utiliser l'oxygène atomique, ainsi que les directions prometteuses déjà trouvées. De nombreuses technologies ont été brevetées, et l'équipe de la GIZ espère que les entreprises octroieront des licences et commercialiseront certaines d'entre elles, ce qui apportera encore plus d'avantages à l'humanité.
Dans certaines conditions, l'oxygène atomique peut causer des dommages. Grâce aux chercheurs de la NASA, cette substance apporte désormais une contribution positive à l'exploration spatiale et à la vie sur Terre. Qu'il s'agisse de la préservation d'œuvres d'art inestimables ou de la guérison des personnes, l'oxygène atomique est l'outil le plus puissant. Travailler avec lui est récompensé au centuple, et ses résultats deviennent visibles immédiatement.
