Atomärt syre: användbara egenskaper. Vad är atomärt syre?

Föreställ dig en ovärderlig målning som fördärvades av en förödande brand. Vackra färger mödosamt tillämpas i en mängd olika färger, har försvunnit under lager av svart sot. Det verkar, oåterkalleligen förlorat mästerverk.

vetenskaplig magi

Men misströsta inte. Målning placeras i en vakuumkammare inuti vilken substans skapar en kraftfull osynlig, kallas atomärt syre. Inom några timmar eller dagar, sakta men säkert raid blad och färgerna börjar dyka upp igen. Täckt med ett nytt lager av transparent lack, målningen återvände till sin forna glans.

Det kan tyckas att det är magiskt, men det är en vetenskap. Den metod, som utvecklats av forskare vid forskningscentret Glennovskom (GIZ) NASA använder atomärt syre för bevarande och restaurering av konstverk, som annars skulle irreparabelt skadade. Ämnet är också kunna helt sterilisera kirurgiska implantat avsedda för människokroppen, vilket avsevärt minskar risken för inflammation. För patienter med diabetes, kan det förbättra glukosövervakningsanordningen, för vilken endast en del av blodet som krävs för provning tidigare krävdes att patienterna kan styra deras tillstånd. Substansen kan vara texturerade polymerytan för bättre vidhäftning av benceller, vilket öppnar upp nya möjligheter inom medicinen.

Och det är ett kraftfullt ämne kan erhållas direkt från luften.

Atomärt och molekylärt syre

Syre förekommer i flera olika former. Den gas som vi andas kallas O _2, det vill säga, består den av två atomer. Det finns atomärt syre, formeln av vilka - O (atom). Den tredje formen av det kemiska elementet - O _3. Detta ozon, som till exempel finns i jordens övre atmosfär.

Atomärt syre under naturliga förhållanden på jordens yta under en lång tid kan inte existera. Den har en extremt hög reaktivitet. Exempelvis atomärt syre i vatten bildar väteperoxid. Men i rymden, där det finns en stor mängd av ultraviolett strålning, är O _2-molekylen mer lätt brytas upp för att bilda atomär form. Atmosfären i låg omloppsbana runt jorden vid 96% består av atomärt syre. I början av rymdfärjan uppdrag av NASA sin närvaro orsakar problem.

Skador på bra

Enligt Bruce Banks, en senior fysik "Alfaporta" engagerade i forskning av rymdmiljön vid grenen Glennovskogo centrum, efter de första några flygningar av rymdfärjan material dess konstruktion såg ut som om de var täckta med frost (de utsattes för kraftig erosion och texturering). Atomärt syre reagerar med organiska material beklädnad rymdfarkost gradvis skada dem.

GIZ att undersöka orsakerna till skadan. Som ett resultat har forskarna inte bara etablerade metoderna för att skydda rymdfarkoster från atomärt syre, även fann de ett sätt att använda den potentiella destruktiva kraften i denna kemiska element för att förbättra livet på jorden.

Erosion i rymden

När rymdfarkosten befinner sig i låg bana runt jorden (som visas och där bemannade fordon baserade ISS), atomärt syre som bildas från den återstående atmosfären, kan reagera med ytan hos rymdfarkosten, varvid de blir skadade. I utvecklingsstationen, har kraftsystem varit oro för att de sol batterielement framställda av polymerer undergår snabb nedbrytning på grund av verkan av en aktiv oxidator.

flexibel glas

NASA har hittat en lösning. En grupp forskare från Glennovskogo Research Center har utvecklat en tunnfilmsbeläggning för solpaneler som var ogenomtränglig för inverkan av aggressiva element. Kiseldioxid eller glas, är redan oxiderad, så det kan inte skadas av atomärt syre. Forskare har skapat en beläggning av transparent kvartsglas, är så tunn att den var flexibel. Detta skyddande lager är fast vidhäftad till hartspanelen och skydda den från erosion, utan att försämra någon av dess termiska egenskaper. Täckning är fortfarande framgångsrikt skyddar solpaneler i den internationella rymdstationen, och har också använts för att skydda solcellsstation "Mir".

Enligt Banks, solpaneler klarat mer än tio års vistelse i rymden.

Utnyttja kraften i

Efter att ha tillbringat hundratals tester som var en del av utvecklingen av beläggningar som är resistenta mot atomärt syre, fick en grupp forskare från Research Center Glennovskogo erfarenhet att förstå hur kemikalien. Experter såg möjligheten att använda andra aggressiva element.

Enligt Banker, gruppen blev medveten om förändringen i ytkemin av erosion av organiska material. Egenskaper hos atomärt syre är sådan att den är i stånd att avlägsna eventuellt organiska, kolväte, som inte bara reagera på konventionella kemikalier.

Forskare har hittat många sätt att använda den. De lärde sig att atomärt syre vänder silikonytan i glaset, vilket kan vara användbart om du skapar komponenter med en hermetisk tätning utan att de fastnar på varandra. Denna process är utformad för att täta den internationella rymdstationen. Dessutom fann forskarna att atom syre kan återställa och upprätthålla de skadade konstverk, för att förbättra konstruktionsmaterial av flygplan, samt att gynna människor eftersom det kan användas i en mängd olika biomedicinska tillämpningar.

Kameror och portabla enheter

Det finns olika sätt att påverkan av atomärt syre på ytan. De mest vanligen använda vakuumkammare. Deras storlek varierar från skokartonger före installationen 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Genom att använda mikrovågs- eller radiofrekvensstrålning ₂ O molekyler bryts upp tillstånd av atomärt syre. Kammaren placerades ett prov av polymeren erosionshastigheten, som anger koncentrationen av den aktiva substansen inuti enheten.

En annan metod för att applicera en substans är en bärbar enhet som tillåter att rikta en smal ström av oxidationsmedlet till ett specifikt mål. Kan skapa en sådan flöde batteri som kan täcka ett stort område av den behandlade ytan.

Som ytterligare forskning ett växande antal branscher är intresserade av att använda atomärt syre. NASA har organiserat en rad olika samarbeten, joint ventures och dotterbolag, som i de flesta fall har blivit framgångsrika i olika affärsområden.

Atomärt syre till kroppen

Forsknings tillämpningar av grundämne är inte begränsat till yttre rymden. Atomärt syre, är användbara egenskaper identifieras, men de är mer att utforska, fann många medicinska tillämpningar.

Det används för texturering av ytan av polymerer och gör dem i stånd att växa tillsammans med benet. Polymererna är vanligtvis repellera benceller men kemiskt aktivt element alstrar texturförbättrande vidhäftning. Detta leder till en annan fördel, som bringar atomärt syre - behandling av sjukdomar i det muskuloskeletala systemet.

Detta oxidationsmedel kan också användas för att avlägsna föroreningar från de biologiskt aktiva kirurgiska implantat. Även med den nuvarande praxis att sterilisera ytan av implantat kan vara svårt att avlägsna alla spår av bakterieceller, som kallas endotoxiner. Dessa organiska ämnen, men inte vid liv, så steriliseringen inte kan ta bort dem. Endotoxiner kan orsaka inflammation i post-implantation, vilket är en viktig orsak till smärta och eventuella komplikationer hos patienter med etablerad implantat.

Atomärt syre, användbara egenskaper, som gör det möjligt att rengöra protesen och avlägsna alla spår av organiska material, vilket kraftigt minskar risken för postoperativ inflammation. Detta leder till en förbättring av resultat och minskning av smärta hos patienter.

Relief för diabetiker

Tekniken används också i sensorerna av glukos och andra medicinska och biologiska bildskärmar. De gäller akryl optiska fibrer, texture atomärt syre. Denna behandling gör det möjligt för fibrerna att filtrera bort de röda blodkropparna, vilket gör att serum effektivare kontakt med komponenten kemisk avkänning bildskärm.

Enligt Miller, Sharon, en elingenjör vid Institutionen för rymdmiljö och experiment Glennovskogo NASA Research Center, det gör testet mer exakt, och samtidigt för att mäta blodsockertest som krävs en mycket mindre volym blod. Du kan få ett skott nästan var som helst på kroppen och för att få en tillräcklig mängd blod för att bestämma nivån av socker.

Ett annat sätt att erhålla atomärt syre - väteperoxid. Det är en mycket mer kraftfull oxidationsmedel än molekylär. Detta beror på den lätthet med vilken sönder peroxid. Atomärt syre som bildas genom denna, fungerar mycket mer energisk molekyl. Detta orsakas och praktisk tillämpning av väteperoxid: förstörelsen av molekyler av färgämnen och mikroorganismer.

restaurering

När ett konstverk med risk för irreversibel skada för att avlägsna organiska föroreningar atomärt syre kan användas, som lämnar materialet intakt mönster. Processen avlägsnar allt organiskt material såsom kol eller sot, men vanligtvis inte har någon effekt på färgen. Pigment har i allmänhet oorganiskt ursprung och är redan oxiderade, och det innebär att de inte skadar syre. Organiska färgämnen kan också lagras i en noggrann räkning exponeringstid. Tyget är helt säker, eftersom atomärt syre är i kontakt endast med ytan av målningen.

konstverk placeras i en vakuumkammare, i vilken oxidationsmedlet bildas. Beroende på graden av skada på bilden kan förbli där under 20 till 400 timmar. Särskild behandling av det skadade området i behov av restaurering, kan den också användas en ström av atomärt syre. Detta eliminerar behovet av att placera konstverk i en vakuumkammare.

Sot och läppstift - inga problem

Museer, gallerier och kyrkor började kontakta GIZ, för att spara och återställa sina konstverk. Research Center har visat förmåga att återställa den skadade målning av Jackson Pollock, ta bort läppstift med målningar Endi Uorhola och spara skadade av rök canvas kyrkan St Stanislaus i Cleveland. Team Glennovskogo Research Center använde atomärt syre för att återställa fragment anses förlorad - sekelgamla italiensk kopia av Raphael "Madonna av stolen", som hör till St. Albans Episcopal Church i Cleveland ..

Enligt Banks, är detta grundämne mycket effektiv. I konsten restaurering det fungerar bra. Detta är dock inte något som du kan köpa i en flaska, men det är mycket mer effektivt.

framtida studier

NASA på en ersättnings grund för att arbeta med en rad olika aktörer i atomärt syre. Glennovsky Research Center betjänar individer, vars ovärderliga konstverk har påverkats av hem bränder, liksom företag, sökt möjligheten att använda detta material i biomedicinska tillämpningar såsom LightPointe Medical of Eden Prairie, Minnesota. Företaget har funnit många användningsområden för atomärt syre och kommer att hitta ännu mer.

Enligt Banks, det fanns många outforskade områden. Det upptäcktes ett stort antal ansökningar om rymdteknologi, men förmodligen många fler lurar utanför rymdteknik.

Utrymme i människans tjänst

Ett team av forskare hoppas kunna fortsätta att undersöka möjligheterna att använda atom syre, liksom de redan hittat lovande. Många tekniker har patenterats och GIZ laget hoppas att bolaget kommer att licensiera och kommersialisera en del av dem, som kommer att ge ännu fler fördelar för mänskligheten.

Under vissa förhållanden kan atomärt syre orsaka skada. Tack vare NASA forskare, är detta ämne nu göra ett positivt bidrag till utforskning av rymden , och livet på jorden. Oavsett om det är att bevara ovärderliga konstverk eller människors hälsa, är atomärt syre ett kraftfullt verktyg. Att arbeta med honom belönas hundrafalt, och resultaten är direkt synliga.