الأكسجين الذري: خصائص مفيدة. ما هو الأكسجين الذري؟

تخيل صورة لا تقدر بثمن التي كان مدلل من قبل نيران مدمرة. الدهانات الجميلة، وتطبيق بشق الأنفس في مجموعة متنوعة من ظلال، اختفت تحت طبقات من السخام الأسود. ويبدو أن هذه التحفة قد فقدت بشكل لا رجعة فيه.

السحر العلمي

ولكن لا اليأس. يتم وضع الصورة في غرفة فراغ داخل الذي يتم إنشاء مادة قوية غير مرئية تسمى الأكسجين الذري. في غضون ساعات قليلة أو أيام ببطء، ولكن بالتأكيد الغارة يذهب بعيدا، والألوان تبدأ في الظهور مرة أخرى. مغطاة بطبقة جديدة من الورنيش واضحة، تعود الصورة إلى مجدها السابق.

قد يبدو أن هذا هو السحر، ولكن هذا هو العلم. وتستخدم الطريقة التي طورها العلماء في مركز أبحاث جلينوفسكي التابع لوكالة ناسا الأكسجين الذري لحفظ واستعادة الأعمال الفنية التي كان يمكن أن تتضرر على نحو لا يمكن إصلاحه. هذه المادة هي أيضا قادرة على تعقيم تماما الجراحية يزرع مصممة للجسم البشري، مما يقلل بشكل كبير من خطر الالتهاب. للمرضى الذين يعانون من مرض السكري، فإنه يمكن تحسين جهاز مراقبة الجلوكوز، الأمر الذي يتطلب سوى جزء من الدم مطلوب سابقا للاختبار بحيث يمكن للمرضى السيطرة على حالتهم. يمكن للمادة الملمس سطح البوليمرات لتحسين التصاق الخلايا العظمية، مما يفتح إمكانيات جديدة في الطب.

ويمكن الحصول على هذه المادة القوية مباشرة من الهواء.

الأكسجين الذري والجزيئي

الأكسجين موجود في عدة أشكال مختلفة. يسمى الغاز الذي نتنفسه O ₂ ، أي أنه يتكون من ذرتين. هناك أيضا الأكسجين الذري ، الصيغة التي هي O (ذرة واحدة). الشكل الثالث من هذا العنصر الكيميائي هو O ₃ . هذا هو الأوزون، الذي، على سبيل المثال، يحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض.

الأكسجين الذري في الظروف الطبيعية على سطح الأرض لا يمكن أن توجد لفترة طويلة. لديها تفاعل عالية للغاية. على سبيل المثال، الأكسجين الذري في الماء يشكل بيروكسيد الهيدروجين. ولكن في الفضاء، حيث هناك كمية كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية، جزيئات O ₂ أكثر تسوس بسهولة، وتشكيل شكل ذري. الغلاف الجوي في المدار الأرضي المنخفض هو 96٪ تتألف من الأوكسجين الذري. وفي فجر بعثات ناسا المكوك الفضائي، تسبب وجودها في مشاكل.

ضرر على الخير

ووفقا لبروس بانكس، وهو عالم فيزيائي بارز في ألبابورت، يدرس البيئة الفضائية في فرع مركز جلين، بعد الرحلات الجوية الأولى المكوكية القليلة، تبدو مواد هيكلها وكأنها مغطاة بالصقيع (كانت تآكلت بشدة ومحكم). ويتفاعل الأكسجين الذري مع المواد العضوية لتغطية المركبات الفضائية، مما يضرها تدريجيا.

وتعهد مركز المعلومات البلدية بالتحقيق في أسباب الضرر. ونتيجة لذلك، لم يخلق الباحثون طرقا لحماية المركبات الفضائية من الأكسجين الذري فحسب، بل وجدوا أيضا طريقة لاستخدام القوة المدمرة المحتملة لهذا العنصر الكيميائي لتحسين الحياة على الأرض.

تآكل في الفضاء

وعندما تكون المركبة الفضائية في مدار أرضي منخفض (حيث تغادر المركبات المأهولة وحيث تستقر المحطة الفضائية الدولية)، يمكن للأكسجين الذري، الذي يتكون من الغلاف الجوي المتبقي، أن يتفاعل مع سطح المركبة الفضائية، مما يؤدي إلى تلفها. عند تطوير نظام إمدادات الطاقة للمحطة، كانت هناك مخاوف من أن بطاريات الخلايا الشمسية المصنوعة من البوليمرات سوف تتعرض لتدمير سريع بسبب عمل هذا المؤكسد النشط.

زجاج مرن

وجدت ناسا حلا. وضعت مجموعة من العلماء من مركز أبحاث جلين طبقة رقيقة من الطلاء للخلايا الشمسية التي كانت في مأمن من عمل العنصر العدواني. ثاني أكسيد السيليكون، أو الزجاج، هو بالفعل أكسدة، لذلك لا يمكن أن تتلف من الأكسجين الذري. خلق الباحثون طلاء من الزجاج السيليكون شفافة، رقيقة بحيث أصبح مرنا. هذه الطبقة الواقية تلتزم بقوة بوليمر لوحة ويحميها من تآكل، دون إضعاف أي من خصائصها الحرارية. ولا يزال الطلاء يحمي بنجاح الخلايا الشمسية لمحطة الفضاء الدولية، وكان يستخدم أيضا لحماية الخلايا الضوئية لمحطة مير.

ووفقا للبنوك، فقد صمدت الألواح الشمسية بنجاح أكثر من عشر سنوات من البقاء في الفضاء.

ترويض السلطة

بعد أن أكملت مئات الاختبارات التي كانت جزءا من تطوير طلاء مقاوم للأكسجين الذري، اكتسبت مجموعة من العلماء من مركز أبحاث جلين خبرة في فهم كيفية عمل هذه المادة الكيميائية. ورأى الخبراء إمكانيات أخرى لاستخدام عنصر عدواني.

ووفقا للبنوك، أصبحت المجموعة على بينة من تغيير في الكيمياء السطحية، وتآكل المواد العضوية. خصائص الأكسجين الذري هي قادرة على إزالة أي مادة عضوية، الهيدروكربون التي لا تتفاعل بسهولة مع المواد الكيميائية التقليدية.

ووجد الباحثون العديد من الطرق لاستخدامه. علموا أن الأكسجين الذري يحول أسطح السيليكون إلى زجاج، والتي يمكن أن تكون مفيدة في خلق مكونات مع ختم محكم دون الالتصاق ببعضها البعض. وقد صممت هذه العملية لإغلاق محطة الفضاء الدولية. وبالإضافة إلى ذلك، اكتشف العلماء أن الأكسجين الذري يمكن استعادة والحفاظ على الأعمال الفنية التالفة، وتحسين المواد من هياكل الطائرات، وأيضا الاستفادة من الناس، لأنه يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية الحيوية.

كاميرات وأجهزة محمولة

هناك طرق مختلفة للتأثير على الأوكسجين الذري على السطح. وتستخدم فراغ الدوائر في معظم الأحيان. وهي تختلف في الحجم من مربع الأحذية إلى تركيب 1.2 × 1.8 × 0.9 م.وبمساعدة من الميكروويف أو إشعاع الترددات الراديوية، جزيئات O ₂ تفصل إلى حالة الأكسجين الذري. يتم وضع عينة البوليمر في الغرفة، ومستوى التآكل الذي يشير إلى تركيز المادة الفعالة داخل الوحدة.

طريقة أخرى لتطبيق المادة هي جهاز محمول يسمح لك بتوجيه تيار ضيق من أكسدة إلى هدف محدد. فمن الممكن لخلق بطارية من هذه التدفقات قادرة على تغطية مساحة واسعة من السطح المعالجة.

ومع استمرار المزيد من البحوث، فإن عددا متزايدا من الصناعات يهتم باستخدام الأكسجين الذري. نظمت ناسا العديد من الشراكات والمشاريع المشتركة والشركات التابعة، والتي في معظم الحالات أصبحت ناجحة في مختلف المجالات التجارية.

الأكسجين الذري للجسم

ولا تقتصر دراسة نطاق هذا العنصر الكيميائي على الفضاء الخارجي. الأكسجين الذري، والخصائص المفيدة التي يتم تحديدها، ولكن حتى أكثر للدراسة، وجدت العديد من التطبيقات الطبية.

يتم استخدامه لتزيين سطح البوليمرات ويجعلها قادرة على الصمامات مع العظام. وعادة ما تقوم البوليمرات بصد الخلايا العظمية، ولكن العنصر النشط كيميائيا يخلق نسيج يعزز الالتصاق. هذا يسبب فائدة أخرى أن الأكسجين الذري يجلب - علاج أمراض الجهاز العضلي الهيكلي.

ويمكن أيضا استخدام هذا المؤكسد لإزالة الملوثات النشطة بيولوجيا من يزرع الجراحية. حتى مع الممارسة الحديثة للتعقيم من سطح يزرع، فإنه من الصعب إزالة جميع بقايا الخلايا البكتيرية تسمى الذيفان الداخلي. هذه المواد العضوية، ولكن لا يعيش، لذلك التعقيم ليست قادرة على إزالتها. الذيفان الداخلي يمكن أن يسبب التهاب ما بعد الزرع، والذي هو واحد من الأسباب الرئيسية للألم والمضاعفات المحتملة في المرضى الذين يعانون من زرع.

الأكسجين الذري، والخصائص المفيدة التي تسمح لك لتنظيف الأطراف الصناعية وإزالة جميع آثار المواد العضوية، ويقلل بشكل كبير من خطر التهاب ما بعد الجراحة. هذا يؤدي إلى تحسين النتائج الجراحية وتقليل الألم في المرضى.

الإغاثة لمرضى السكر

وتستخدم التكنولوجيا أيضا في أجهزة استشعار الجلوكوز وغيرها من المراقبين الطبية الحيوية. أنها تستخدم الألياف البصرية الاكريليك، محكم بالأكسجين الذري. هذا العلاج يسمح للألياف لتصفية خلايا الدم الحمراء، وتوفير مصل الدم اتصال أكثر كفاءة مع جهاز الاستشعار الكيميائية عنصر الرصد.

ووفقا لما يقوله شارون ميلر، مهندس كهرباء في قسم البيئة والبيئة في مركز أبحاث غلينوف التابع لوكالة ناسا، فإن هذا يجعل الاختبار أكثر دقة، ويلزم كمية أقل بكثير من الدم لقياس مستوى السكر في الدم لدى الشخص الذي يخضع للاختبار. يمكنك جعل النار عمليا في أي جزء من الجسم والحصول على ما يكفي من الدم لتحديد مستوى السكر.

طريقة أخرى للحصول على الأوكسجين الذري هو بيروكسيد الهيدروجين. وهو أكسدة أقوى بكثير من الجزيئية. ويرجع ذلك إلى سهولة تتحلل بيروكسيد. الأكسجين الذري، الذي يتكون في هذه الحالة، يعمل بشكل أكثر نشاطا من الأكسجين الجزيئي. هذا هو السبب في التطبيق العملي لبيروكسيد الهيدروجين: تدمير جزيئات من الملونات والكائنات الحية الدقيقة.

استعادة

عندما تتعرض الأعمال الفنية لخطر الضرر الذي لا رجعة فيه، يمكن استخدام الأكسجين الذري لإزالة الملوثات العضوية، والتي سوف تترك الصورة آمنة. هذه العملية تزيل جميع المواد العضوية، مثل الكربون أو السخام، ولكن، كقاعدة عامة، لا يؤثر على الطلاء. الأصباغ هي في معظمها من أصل غير العضوية وتأكسد بالفعل، مما يعني أن الأكسجين لن تضر بهم. يمكن أيضا أن يتم تخزين الأصباغ العضوية عن طريق عد بعناية وقت التعرض. قماش في سلامة كاملة، منذ الأكسجين الذري هو في اتصال فقط مع سطح الصورة.

يتم وضع الأعمال الفنية في غرفة فراغ التي يتم تشكيل هذا المؤكسد. اعتمادا على درجة الضرر، يمكن أن تبقى الصورة هناك لمدة 20 إلى 400 ساعة. للمعالجة الخاصة للمنطقة المتضررة، والتي تحتاج إلى استعادة، ويمكن أيضا استخدام تيار من الأوكسجين الذري. هذا يلغي الحاجة لوضع العمل الفني في غرفة فراغ.

سوت وأحمر الشفاه - ليست مشكلة

بدأت المتاحف والمعارض والكنائس في الاتصال بمركز المعلومات البلدية للحفاظ على أعمالهم الفنية واستعادتها. وأظهر مركز الأبحاث القدرة على استعادة الصورة التالفة لجاكسون بولاك، وإزالة أحمر الشفاه من قماش اندي وارهول وحفظ اللوحات التي تضررت من الدخان من كنيسة القديس ستانيسلاوس في كليفلاند. استخدم فريق مركز أبحاث جلين الأكسجين الذري لاستعادة جزء كان يعتبر مفقودا منذ قرون، النسخة الإيطالية من لوحة رافائيل مادونا في كرسي، تعود ملكيتها للكنيسة الأسقفية في سانت ألبان في كليفلاند.

ووفقا للبنوك، فإن هذا العنصر الكيميائي فعال جدا. في استعادة الفنية يعمل تماما. صحيح، هذا ليس شيئا يمكن شراؤها في زجاجة، ولكن أكثر فعالية بكثير.

تعلم المستقبل

وعملت وكالة ناسا على أساس استرداد التكاليف مع العديد من الأطراف المهتمة بالأكسجين الذري. خدم مركز الأبحاث جلينوفسكي الأفراد الذين تضررت الأعمال الفنية التي لا تقدر بثمن من الحرائق المحلية، وكذلك الشركات التي تسعى لاستخدام هذه المادة في التطبيقات الطبية الحيوية، مثل ليتبوانت الطبية من عدن برايري، مينيسوتا. وقد اكتشفت الشركة العديد من الاستخدامات للأكسجين الذري، وسوف تجد أكثر من ذلك.

ووفقا للبنوك، هناك العديد من المناطق غير المستكشفة. وقد تم اكتشاف عدد كبير من التطبيقات المتعلقة بتكنولوجيا الفضاء، ولكن ربما تكون مخفية خارج نطاق تكنولوجيات الفضاء.

الفضاء في خدمة الإنسان

وتأمل مجموعة العلماء في مواصلة دراسة طرق استخدام الأكسجين الذري، فضلا عن الاتجاهات الواعدة التي تم العثور عليها بالفعل. وقد تم الحصول على براءة اختراع العديد من التقنيات، ويأمل فريق مؤسسة الخليج للاستثمار أن تقوم الشركات بترخيص وتسويق بعض منها، الأمر الذي سيعود بالفائدة على البشرية.

في ظل ظروف معينة، يمكن أن يسبب الأكسجين الذري الضرر. وبفضل باحثي ناسا، تسهم هذه المادة حاليا إسهاما إيجابيا في استكشاف الفضاء والحياة على الأرض. سواء كان الحفاظ على الأعمال التي لا تقدر بثمن من الفن أو تحسين الناس، والأكسجين الذري هو أقوى الوسائل. ويكافأ العمل معه مائة ضعف، ونتائجها مرئية على الفور.