Bayangkan sebuah lukisan tak ternilai yang telah dihancurkan oleh api yang dahsyat. Cat yang indah, yang dengan susah payah diaplikasikan dalam banyak warna, menghilang di bawah lapisan jelaga hitam. Kelihatannya mahakarya itu hilang tak tergantikan.
ilmu sihir
Tapi jangan putus asa. Gambar ditempatkan di ruang vakum, di mana zat kuat tak terlihat yang disebut oksigen atom dibuat. Selama beberapa jam atau hari, plak perlahan tapi pasti menghilang dan warna mulai muncul kembali. Selesai dengan lapisan pernis bening yang baru, lukisan itu kembali ke kejayaannya.
Ini mungkin tampak seperti sihir, tetapi ini adalah sains. Metode yang dikembangkan oleh para ilmuwan di NASA's Glenn Research Center (GRC), menggunakan oksigen atom untuk melestarikan dan memulihkan seni yang rusak dan tidak dapat diperbaiki. Substansi jugamampu sepenuhnya mensterilkan implan bedah yang ditujukan untuk tubuh manusia, sangat mengurangi risiko peradangan. Untuk pasien diabetes, dapat meningkatkan perangkat pemantauan glukosa yang hanya memerlukan sebagian dari darah yang sebelumnya diperlukan untuk pengujian sehingga pasien dapat memantau kondisinya. Zat ini dapat membuat tekstur permukaan polimer untuk adhesi sel tulang yang lebih baik, yang membuka kemungkinan baru dalam pengobatan.
Dan zat kuat ini dapat diperoleh langsung dari udara tipis.
Oksigen atom dan molekuler
Oksigen ada dalam beberapa bentuk berbeda. Gas yang kita hirup disebut O2, artinya terdiri dari dua atom. Ada juga atom oksigen, yang rumusnya adalah O (satu atom). Bentuk ketiga dari unsur kimia ini adalah O3. Ini adalah ozon, yang, misalnya, ditemukan di atmosfer atas Bumi.
Oksigen atom dalam kondisi alami di permukaan bumi tidak dapat bertahan lama. Ini memiliki reaktivitas yang sangat tinggi. Misalnya, atom oksigen dalam air membentuk hidrogen peroksida. Namun di ruang angkasa, di mana terdapat banyak radiasi ultraviolet, molekul O2 lebih mudah pecah untuk membentuk bentuk atom. Atmosfer di orbit rendah Bumi adalah 96% atom oksigen. Pada hari-hari awal misi pesawat ulang-alik NASA, itu menimbulkan masalah.
Bahaya untuk kebaikan
Menurut Bruce Banks, fisikawan seniorDi Alphaport, afiliasi penelitian lingkungan luar angkasa dari Glenn Center, setelah beberapa penerbangan pertama pesawat ulang-alik, bahan konstruksinya tampak seperti tertutup es (terkikis dan bertekstur berat). Oksigen atom bereaksi dengan bahan kulit pesawat ruang angkasa organik, secara bertahap merusaknya.
GIZ mulai menyelidiki penyebab kerusakan. Hasilnya, para peneliti tidak hanya menciptakan metode untuk melindungi pesawat ruang angkasa dari atom oksigen, mereka juga menemukan cara untuk menggunakan potensi kekuatan penghancur unsur kimia ini untuk meningkatkan kehidupan di Bumi.
Erosi di ruang angkasa
Saat pesawat ruang angkasa berada di orbit rendah Bumi (tempat kendaraan berawak diluncurkan dan tempat ISS berbasis), atom oksigen yang terbentuk dari atmosfer sisa dapat bereaksi dengan permukaan pesawat ruang angkasa, menyebabkan kerusakan pada pesawat ruang angkasa tersebut. Selama pengembangan sistem catu daya stasiun, ada kekhawatiran bahwa susunan sel surya yang terbuat dari polimer akan cepat terdegradasi karena aksi oksidator aktif ini.
Kaca fleksibel
NASA menemukan solusi. Sekelompok ilmuwan dari Glenn Research Center mengembangkan lapisan film tipis untuk sel surya yang kebal terhadap aksi elemen korosif. Silikon dioksida, atau kaca, sudah teroksidasi, sehingga tidak dapat dirusak oleh atom oksigen. Penelitimenciptakan lapisan kaca silikon transparan, sangat tipis sehingga menjadi fleksibel. Lapisan pelindung ini melekat kuat pada polimer panel dan melindunginya dari erosi tanpa mengurangi sifat termalnya. Lapisan tersebut sejauh ini berhasil melindungi susunan surya Stasiun Luar Angkasa Internasional dan juga telah digunakan untuk melindungi sel surya Mir.
Panel surya telah berhasil bertahan lebih dari satu dekade di luar angkasa, kata Banks.
Menjinakkan Kekuatan
Dengan menjalankan ratusan tes yang merupakan bagian dari pengembangan lapisan tahan oksigen atom, tim ilmuwan di Glenn Research Center memperoleh pengalaman dalam memahami cara kerja bahan kimia. Para ahli melihat kemungkinan lain untuk menggunakan elemen agresif.
Menurut Banks, kelompok tersebut menyadari perubahan kimia permukaan, erosi bahan organik. Sifat-sifat atom oksigen sedemikian rupa sehingga mampu menghilangkan organik, hidrokarbon, yang tidak mudah bereaksi dengan bahan kimia biasa.
Para peneliti telah menemukan banyak cara untuk menggunakannya. Mereka belajar bahwa atom oksigen mengubah permukaan silikon menjadi kaca, yang dapat berguna dalam membuat komponen tertutup rapat tanpa mereka menempel satu sama lain. Proses ini dikembangkan untuk menyegel Stasiun Luar Angkasa Internasional. Selain itu, para ilmuwan telah menemukan bahwa atom oksigen dapat memperbaiki dan memelihara sel-sel yang rusak.karya seni, memperbaiki bahan struktur pesawat, serta bermanfaat bagi manusia, karena dapat digunakan dalam berbagai aplikasi biomedis.
Kamera dan perangkat portabel
Ada berbagai cara di mana atom oksigen dapat mempengaruhi permukaan. Ruang vakum paling sering digunakan. Ukurannya berkisar dari kotak sepatu hingga instalasi 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Menggunakan gelombang mikro atau radiasi frekuensi radio, molekul O2 dipecah menjadi atom oksigen. Sampel polimer ditempatkan di dalam bilik, tingkat erosi yang menunjukkan konsentrasi zat aktif di dalam instalasi.
Cara lain untuk menerapkan zat adalah perangkat portabel yang memungkinkan Anda untuk mengarahkan aliran sempit oksidator ke target tertentu. Dimungkinkan untuk membuat baterai aliran seperti itu yang dapat menutupi area luas dari permukaan yang dirawat.
Seiring dengan semakin banyaknya penelitian yang dilakukan, semakin banyak industri yang menunjukkan minat untuk menggunakan atom oksigen. NASA telah menjalin banyak kemitraan, usaha patungan, dan anak perusahaan yang telah berhasil di banyak bidang komersial dalam banyak kasus.
Oksigen atom untuk tubuh
Studi ruang lingkup unsur kimia ini tidak terbatas pada luar angkasa. Oksigen atom, yang sifat-sifat bermanfaatnya telah diidentifikasi, tetapi lebih banyak lagi yang masih harus dipelajari, telah ditemukan banyak medisaplikasi.
Ini digunakan untuk memberi tekstur pada permukaan polimer dan membuatnya dapat menyatu dengan tulang. Polimer biasanya menolak sel-sel tulang, tetapi elemen kimia aktif menciptakan tekstur yang meningkatkan adhesi. Ini mengarah pada manfaat lain yang dibawa oleh atom oksigen - pengobatan penyakit pada sistem muskuloskeletal.
Agen pengoksidasi ini juga dapat digunakan untuk menghilangkan kontaminan biologis aktif dari implan bedah. Bahkan dengan praktik sterilisasi modern, mungkin sulit untuk menghilangkan semua residu sel bakteri, yang disebut endotoksin, dari permukaan implan. Zat-zat ini organik, tetapi tidak hidup, sehingga sterilisasi tidak dapat menghilangkannya. Endotoksin dapat menyebabkan peradangan pasca-implan, yang merupakan salah satu penyebab utama rasa sakit dan komplikasi potensial pada pasien implan.
Oksigen atom, yang sifat menguntungkannya memungkinkan Anda membersihkan prostesis dan menghilangkan semua sisa bahan organik, secara signifikan mengurangi risiko peradangan pascaoperasi. Ini mengarah pada hasil operasi yang lebih baik dan mengurangi rasa sakit bagi pasien.
Bantuan untuk penderita diabetes
Teknologi ini juga digunakan dalam sensor glukosa dan monitor ilmu kehidupan lainnya. Mereka menggunakan serat optik akrilik bertekstur dengan atom oksigen. Pemrosesan ini memungkinkan serat untuk menyaring sel darah merah, memungkinkan serum darah untuk lebih efektif menghubungikomponen monitor penginderaan kimia.
Menurut Sharon Miller, seorang insinyur listrik di Lingkungan Luar Angkasa dan Departemen Eksperimen di Pusat Penelitian Glenn NASA, ini membuat tes lebih akurat, sementara membutuhkan volume darah yang jauh lebih kecil untuk mengukur gula darah seseorang. Anda bisa mendapatkan suntikan hampir di mana saja di tubuh Anda dan mendapatkan cukup darah untuk mengatur kadar gula darah Anda.
Cara lain untuk mendapatkan oksigen atomik adalah hidrogen peroksida. Ini adalah agen pengoksidasi yang jauh lebih kuat daripada molekuler. Ini karena mudahnya peroksida terurai. Oksigen atom, yang terbentuk dalam kasus ini, bertindak jauh lebih energik daripada oksigen molekuler. Inilah alasan penggunaan praktis hidrogen peroksida: penghancuran molekul pewarna dan mikroorganisme.
Pemulihan
Saat karya seni berada dalam bahaya kerusakan permanen, atom oksigen dapat digunakan untuk menghilangkan kontaminan organik, sehingga bahan lukisan tetap utuh. Proses ini menghilangkan semua bahan organik seperti karbon atau jelaga, tetapi umumnya tidak berhasil pada cat. Pigmen sebagian besar berasal dari anorganik dan sudah teroksidasi, yang berarti oksigen tidak akan merusaknya. Pewarna organik juga dapat disimpan dengan waktu pemaparan yang cermat. Kanvas benar-benar aman, karena atom oksigen hanya menyentuh permukaan lukisan.
Karya seni ditempatkan di ruang vakum, dimana oksidan yang dihasilkan. Tergantung pada tingkat kerusakannya, lukisan itu dapat bertahan di sana dari 20 hingga 400 jam. Aliran atom oksigen juga dapat digunakan untuk perawatan khusus pada area yang rusak yang membutuhkan pemulihan. Ini menghilangkan kebutuhan untuk menempatkan karya seni di ruang vakum.
Jelaga dan lipstik tidak masalah
Museum, galeri, dan gereja mulai menghubungi GIC untuk melestarikan dan merestorasi karya seni mereka. Pusat penelitian telah menunjukkan kemampuan untuk memulihkan lukisan Jackson Pollack yang rusak, menghilangkan lipstik dari lukisan Andy Warhol, dan melestarikan kanvas yang rusak akibat asap di Gereja St. Stanislaus di Cleveland. Tim Pusat Penelitian Glenn menggunakan oksigen atom untuk memulihkan bagian yang dianggap hilang, salinan Madonna karya Raphael Italia berusia berabad-abad di Kursi, yang dimiliki oleh Gereja Episkopal St. Alban di Cleveland.
Menurut Banks, unsur kimia ini sangat efektif. Dalam restorasi artistik, ia bekerja dengan sempurna. Benar, ini bukan sesuatu yang bisa dibeli dalam botol, tetapi jauh lebih efektif.
Menjelajahi masa depan
NASA telah bekerja dengan dasar yang dapat diganti dengan berbagai pihak yang tertarik dengan atom oksigen. Pusat Penelitian Glenn melayani individu yang karya seninya yang tak ternilai telah rusak dalam kebakaran rumah, serta perusahaan yang mencari kegunaan zat tersebut.dalam aplikasi biomedis seperti LightPointe Medical dari Eden Prairie, Minnesota. Perusahaan telah menemukan banyak kegunaan untuk atom oksigen dan sedang mencari untuk menemukan lebih banyak lagi.
Menurut Bank, ada banyak area yang belum dijelajahi. Sejumlah besar aplikasi telah ditemukan untuk teknologi luar angkasa, tetapi mungkin ada lebih banyak lagi yang mengintai di luar teknologi luar angkasa.
Ruang dalam pelayanan manusia
Kelompok ilmuwan berharap untuk terus mengeksplorasi cara menggunakan oksigen atom, serta arah yang menjanjikan yang telah ditemukan. Banyak teknologi telah dipatenkan, dan tim GIZ berharap bahwa perusahaan akan melisensikan dan mengkomersialkan beberapa di antaranya, yang akan membawa lebih banyak manfaat bagi umat manusia.
Dalam kondisi tertentu, atom oksigen dapat menyebabkan kerusakan. Berkat peneliti NASA, zat ini sekarang memberikan kontribusi positif untuk eksplorasi ruang angkasa dan kehidupan di Bumi. Apakah itu pelestarian karya seni yang tak ternilai atau penyembuhan orang, oksigen atom adalah alat yang paling kuat. Bekerja dengan dia dihargai seratus kali lipat, dan hasilnya langsung terlihat.
