წარმოიდგინეთ ფასდაუდებელი ნახატი, რომელიც განადგურდა დამანგრეველი ხანძრის შედეგად. ულამაზესი საღებავები, რომლებიც მტკივნეულად გამოიყენება მრავალ ფერებში, გაქრა შავი ჭვარტლის ფენების ქვეშ. როგორც ჩანს, შედევრი შეუქცევად დაიკარგა.
სამეცნიერო მაგია
მაგრამ არ დაიდარდოთ. სურათი მოთავსებულია ვაკუუმ კამერაში, რომლის შიგნით იქმნება უხილავი ძლიერი ნივთიერება ატომური ჟანგბადი. რამდენიმე საათის ან დღის განმავლობაში დაფა ნელა, მაგრამ აუცილებლად ქრება და ფერები კვლავ ჩნდება. გამჭვირვალე ლაქის ახალი ფენით დასრულებული ნახატი უბრუნდება თავის ძველ დიდებას.
შეიძლება ჯადოსნურად მოგეჩვენოთ, მაგრამ ეს მეცნიერებაა. NASA-ს გლენის კვლევის ცენტრის (GRC) მეცნიერთა მიერ შემუშავებული მეთოდი იყენებს ატომურ ჟანგბადს სხვაგვარად გამოუსწორებლად დაზიანებული ხელოვნების შესანარჩუნებლად და აღდგენისთვის. ნივთიერება ასევეშეუძლია ადამიანის ორგანიზმისთვის განკუთვნილი ქირურგიული იმპლანტების სრული სტერილიზაცია, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ანთების რისკს. დიაბეტით დაავადებული პაციენტებისთვის მას შეუძლია გააუმჯობესოს გლუკოზის მონიტორინგის მოწყობილობა, რომელიც დასჭირდება ტესტისთვის ადრე საჭირო სისხლის მხოლოდ ნაწილს, რათა პაციენტებმა შეძლონ მათი მდგომარეობის მონიტორინგი. ნივთიერებას შეუძლია პოლიმერების ზედაპირის ტექსტურა ძვლის უჯრედების უკეთ ადჰეზიისთვის, რაც ხსნის ახალ შესაძლებლობებს მედიცინაში.
და ამ ძლიერი ნივთიერების მიღება შესაძლებელია პირდაპირ ჰაერიდან.
ატომური და მოლეკულური ჟანგბადი
ჟანგბადი არსებობს რამდენიმე განსხვავებული ფორმით. გაზს, რომელსაც ჩვენ ვსუნთქავთ, ეწოდება O2, რაც ნიშნავს, რომ იგი შედგება ორი ატომისგან. ასევე არსებობს ატომური ჟანგბადი, რომლის ფორმულაა O (ერთი ატომი). ამ ქიმიური ელემენტის მესამე ფორმაა O3. ეს არის ოზონი, რომელიც, მაგალითად, გვხვდება დედამიწის ზედა ატმოსფეროში.
ატომური ჟანგბადი ბუნებრივ პირობებში დედამიწის ზედაპირზე დიდი ხნის განმავლობაში ვერ იარსებებს. მას აქვს ძალიან მაღალი რეაქტიულობა. მაგალითად, წყალში ატომური ჟანგბადი ქმნის წყალბადის ზეჟანგს. მაგრამ კოსმოსში, სადაც ბევრი ულტრაიისფერი გამოსხივებაა, O2 მოლეკულები უფრო ადვილად იშლება ატომური ფორმის შესაქმნელად. დედამიწის დაბალ ორბიტაზე ატმოსფერო შეიცავს 96% ატომურ ჟანგბადს. ნასას კოსმოსური შატლის მისიების პირველ დღეებში მან პრობლემები გამოიწვია.
ზიანი სიკეთისთვის
უფროსი ფიზიკოსის ბრიუს ბენქსის მიხედვითალფაპორტში, გლენის ცენტრის კოსმოსური გარემოს კვლევის ფილიალში, შატლის პირველი რამდენიმე ფრენის შემდეგ, მისი კონსტრუქციის მასალები ყინვაში იყო დაფარული (ისინი მძიმედ იყო ეროზიული და ტექსტურირებული). ატომური ჟანგბადი რეაგირებს ორგანულ კოსმოსური ხომალდის კანის მასალებთან, თანდათან აზიანებს მათ.
GIZ-მა ზიანის მიზეზების გამოძიება დაიწყო. შედეგად, მკვლევარებმა არა მხოლოდ შექმნეს მეთოდები კოსმოსური ხომალდის ატომური ჟანგბადისგან დასაცავად, მათ ასევე იპოვეს გზა გამოიყენონ ამ ქიმიური ელემენტის პოტენციური დესტრუქციული ძალა დედამიწაზე სიცოცხლის გასაუმჯობესებლად.
ეროზია სივრცეში
როდესაც კოსმოსური ხომალდი იმყოფება დედამიწის დაბალ ორბიტაზე (სადაც პილოტირებული მანქანები გაშვებულია და სად არის დაფუძნებული ISS), ნარჩენი ატმოსფეროდან წარმოქმნილი ატომური ჟანგბადი შეუძლია რეაგირება მოახდინოს კოსმოსური ხომალდის ზედაპირზე და გამოიწვიოს მათი დაზიანება. სადგურის ენერგომომარაგების სისტემის განვითარებისას არსებობდა შეშფოთება, რომ პოლიმერებისგან დამზადებული მზის უჯრედების მასივები სწრაფად იშლებოდა ამ აქტიური ოქსიდიზატორის მოქმედების გამო.
მოქნილი მინა
ნასამ იპოვა გამოსავალი. გლენის კვლევითი ცენტრის მეცნიერთა ჯგუფმა შეიმუშავა მზის უჯრედებისთვის თხელი ფენის საფარი, რომელიც იმუნური იყო კოროზიული ელემენტის მოქმედებისგან. სილიციუმის დიოქსიდი, ანუ მინა, უკვე დაჟანგულია, ამიტომ ატომური ჟანგბადით ის ვერ დაზიანდება. მკვლევარებიშექმნა გამჭვირვალე სილიკონის შუშის საფარი, იმდენად თხელი, რომ გახდა მოქნილი. ეს დამცავი ფენა ძლიერად ეკვრის პანელის პოლიმერს და იცავს მას ეროზიისაგან მისი თერმული თვისებების შელახვის გარეშე. საფარი ამ დრომდე წარმატებით იცავდა საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის მზის მასივებს და ასევე გამოიყენებოდა მირის მზის უჯრედების დასაცავად.
მზის პანელები წარმატებით გადარჩნენ კოსმოსში ათ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, თქვა ბენკმა.
ძალაუფლების მოთვინიერება
ასობით ტესტის გატარებით, რომლებიც იყო ატომური ჟანგბადის რეზისტენტული საფარის შემუშავების ნაწილი, გლენის კვლევითი ცენტრის მეცნიერთა ჯგუფმა მიიღო გამოცდილება იმის გაგებაში, თუ როგორ მუშაობს ქიმიური ნივთიერება. ექსპერტებმა დაინახეს აგრესიული ელემენტის გამოყენების სხვა შესაძლებლობები.
ბენქსის მიხედვით, ჯგუფმა შეიტყო ზედაპირის ქიმიის ცვლილება, ორგანული მასალების ეროზია. ატომური ჟანგბადის თვისებები ისეთია, რომ მას შეუძლია ამოიღოს ნებისმიერი ორგანული ნახშირწყალბადი, რომელიც ადვილად არ რეაგირებს ჩვეულებრივ ქიმიკატებთან.
მკვლევარებმა აღმოაჩინეს მისი გამოყენების მრავალი გზა. მათ გაიგეს, რომ ატომური ჟანგბადი აქცევს სილიკონის ზედაპირებს მინად, რაც შეიძლება სასარგებლო იყოს კომპონენტების ჰერმეტულად დალუქვისთვის, ისინი ერთმანეთთან მიბმული არ არის. ეს პროცესი შეიქმნა საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის დალუქვისთვის. გარდა ამისა, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ატომურ ჟანგბადს შეუძლია დაზიანებული უჯრედების აღდგენა და შენარჩუნება.ხელოვნების ნიმუშები, აუმჯობესებს თვითმფრინავის სტრუქტურების მასალებს და ასევე სარგებელს მოუტანს ადამიანებს, რადგან ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ბიოსამედიცინო მიზნებში.
კამერები და პორტატული მოწყობილობები
არსებობს სხვადასხვა გზა, რომლითაც ატომურ ჟანგბადს შეუძლია გავლენა მოახდინოს ზედაპირზე. ყველაზე ხშირად გამოიყენება ვაკუუმური კამერები. მათი ზომები მერყეობს ფეხსაცმლის ყუთიდან 1.2 x 1.8 x 0.9 მ ინსტალაციამდე. მიკროტალღური ან რადიოსიხშირული გამოსხივების გამოყენებით O2 მოლეკულები იშლება ატომურ ჟანგბადამდე. კამერაში მოთავსებულია პოლიმერის ნიმუში, რომლის ეროზიის დონე მიუთითებს აქტიური ნივთიერების კონცენტრაციაზე ინსტალაციის შიგნით.
ნივთიერების გამოყენების კიდევ ერთი გზა არის პორტატული მოწყობილობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიმართოთ ოქსიდიზატორის ვიწრო ნაკადი კონკრეტულ სამიზნეზე. შესაძლებელია ისეთი ნაკადების ბატარეის შექმნა, რომელსაც შეუძლია დაფაროს დამუშავებული ზედაპირის დიდი ფართობი.
რაც უფრო მეტი კვლევა კეთდება, ინდუსტრიების მზარდი რაოდენობა იჩენს ინტერესს ატომური ჟანგბადის გამოყენების მიმართ. NASA-მ დააარსა მრავალი პარტნიორობა, ერთობლივი საწარმო და შვილობილი კომპანია, რომლებიც უმეტეს შემთხვევაში წარმატებული იყო მრავალ კომერციულ სფეროში.
ატომური ჟანგბადი ორგანიზმისთვის
ამ ქიმიური ელემენტის მასშტაბის შესწავლა არ შემოიფარგლება მხოლოდ გარე სივრცეში. ატომური ჟანგბადი, რომლის სასარგებლო თვისებები გამოვლენილია, მაგრამ კიდევ უფრო მეტი მათგანი რჩება შესასწავლად, აღმოაჩინა მრავალი სამედიცინოაპლიკაციები.
გამოიყენება პოლიმერების ზედაპირის ტექსტურიზაციისთვის და მათ ძვალთან შერწყმის შესაძლებელს. პოლიმერები ჩვეულებრივ მოგერიებენ ძვლის უჯრედებს, მაგრამ ქიმიურად აქტიური ელემენტი ქმნის ტექსტურას, რომელიც აძლიერებს ადჰეზიას. ეს იწვევს კიდევ ერთ სარგებელს, რაც მოაქვს ატომურ ჟანგბადს - კუნთოვანი სისტემის დაავადებების მკურნალობას.
ეს ჟანგვის აგენტი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიოლოგიურად აქტიური დამაბინძურებლების მოსაშორებლად ქირურგიული იმპლანტებიდან. სტერილიზაციის თანამედროვე პრაქტიკითაც კი, შეიძლება რთული იყოს ყველა ბაქტერიული უჯრედის ნარჩენების ამოღება, რომელსაც ენდოტოქსინები ეწოდება, იმპლანტების ზედაპირიდან. ეს ნივთიერებები ორგანულია, მაგრამ არა ცოცხალი, ამიტომ სტერილიზაცია ვერ ახერხებს მათ ამოღებას. ენდოტოქსინებს შეუძლიათ გამოიწვიონ იმპლანტაციის შემდგომი ანთება, რაც არის ტკივილის ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი და პოტენციური გართულებები იმპლანტანტ პაციენტებში.
ატომური ჟანგბადი, რომლის სასარგებლო თვისებები საშუალებას გაძლევთ გაწმინდოთ პროთეზი და ამოიღოთ ორგანული მასალის ყველა კვალი, მნიშვნელოვნად ამცირებს პოსტოპერაციული ანთების რისკს. ეს იწვევს ოპერაციების უკეთეს შედეგს და პაციენტებს ნაკლებად ტკივილს.
შემსუბუქება დიაბეტით
ტექნოლოგია ასევე გამოიყენება გლუკოზის სენსორებში და სხვა სიცოცხლის მეცნიერების მონიტორებში. ისინი იყენებენ აკრილის ოპტიკურ ბოჭკოებს, რომლებიც ტექსტურირებულია ატომური ჟანგბადით. ეს დამუშავება საშუალებას აძლევს ბოჭკოებს გაფილტრონ სისხლის წითელი უჯრედები, რაც საშუალებას აძლევს სისხლის შრატს უფრო ეფექტურად დაუკავშირდესქიმიური სენსორული მონიტორის კომპონენტი.
შერონ მილერის, NASA-ს გლენის კვლევითი ცენტრის კოსმოსური გარემოსა და ექსპერიმენტების დეპარტამენტის ელექტრო ინჟინრის, ელექტრული ინჟინრის თქმით, ეს ტესტს უფრო ზუსტს ხდის, ხოლო ადამიანის სისხლში შაქრის გასაზომად სისხლის გაცილებით მცირე მოცულობას საჭიროებს. თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ ინექცია თქვენი სხეულის თითქმის ყველგან და მიიღოთ საკმარისი სისხლი სისხლში შაქრის დონის დასადგენად.
ატომური ჟანგბადის მიღების კიდევ ერთი გზაა წყალბადის ზეჟანგი. ეს არის ბევრად უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტი, ვიდრე მოლეკულური. ეს გამოწვეულია პეროქსიდის დაშლის სიმარტივით. ატომური ჟანგბადი, რომელიც ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება, ბევრად უფრო ენერგიულად მოქმედებს, ვიდრე მოლეკულური ჟანგბადი. ეს არის წყალბადის ზეჟანგის პრაქტიკული გამოყენების მიზეზი: საღებავებისა და მიკროორგანიზმების მოლეკულების განადგურება.
რესტავრაცია
როდესაც ნამუშევრებს შეუქცევადი დაზიანების საშიშროება ემუქრება, ატომური ჟანგბადი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორგანული დამაბინძურებლების მოსაშორებლად, რაც მხატვრობის მასალას ხელუხლებლად დატოვებს. პროცესი შლის ყველა ორგანულ მასალას, როგორიცაა ნახშირბადი ან ჭვარტლი, მაგრამ ზოგადად არ მუშაობს საღებავზე. პიგმენტები ძირითადად არაორგანული წარმოშობისაა და უკვე დაჟანგულია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჟანგბადი მათ არ დააზიანებს. ორგანული საღებავების შენახვა ასევე შესაძლებელია ექსპოზიციის ფრთხილად დროით. ტილო სრულიად უსაფრთხოა, რადგან ატომური ჟანგბადი მხოლოდ ნახატის ზედაპირს ეკონტაქტება.
ხელოვნების ნამუშევრები მოთავსებულია ვაკუუმ კამერაში, შირომელიც წარმოიქმნება ოქსიდანტი. დაზიანების ხარისხიდან გამომდინარე, ნახატი შეიძლება დარჩეს იქ 20-დან 400 საათამდე. ატომური ჟანგბადის ნაკადი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას დაზიანებული უბნის სპეციალური დამუშავებისთვის, რომელიც საჭიროებს აღდგენას. ეს გამორიცხავს ნამუშევრების ვაკუუმში მოთავსების აუცილებლობას.
ჭვარტლი და პომადა პრობლემა არ არის
მუზეუმებმა, გალერეებმა და ეკლესიებმა დაიწყეს GIC-თან დაკავშირება მათი ხელოვნების ნიმუშების შესანარჩუნებლად და აღდგენისთვის. კვლევით ცენტრმა აჩვენა ჯექსონ პოლაკის დაზიანებული ნახატის აღდგენის, ენდი უორჰოლის ნახატიდან პომადის ამოღების და კლივლენდის წმინდა სტანისლავის ეკლესიაში კვამლისგან დაზიანებული ტილოების შენარჩუნების უნარი. გლენის კვლევითი ცენტრის ჯგუფმა გამოიყენა ატომური ჟანგბადი დაკარგული ნაწილის აღსადგენად, რაფაელის მადონას სავარძელში საუკუნოვანი იტალიური ასლი, რომელიც ეკუთვნის კლივლენდის წმინდა ალბანის საეპისკოპოსო ეკლესიას..
ბენქსის აზრით, ეს ქიმიური ელემენტი ძალიან ეფექტურია. მხატვრულ რესტავრაციაში იდეალურად მუშაობს. მართალია, ეს არ არის ისეთი რამ, რისი ყიდვაც შესაძლებელია ბოთლში, მაგრამ გაცილებით ეფექტურია.
მომავლის შესწავლა
NASA მუშაობდა ანაზღაურებად საფუძველზე სხვადასხვა მხარეებთან, რომლებიც დაინტერესებულნი იყვნენ ატომური ჟანგბადით. გლენის კვლევითი ცენტრი ემსახურებოდა იმ ადამიანებს, რომელთა ფასდაუდებელი ხელოვნების ნიმუშები დაზიანდა სახლების ხანძრის შედეგად, ასევე კორპორაციებს, რომლებიც ეძებდნენ ნივთიერების გამოყენებას.ბიოსამედიცინო პროგრამებში, როგორიცაა LightPointe Medical of Eden Prairie, Minnesota. კომპანიამ აღმოაჩინა ატომური ჟანგბადის მრავალი გამოყენება და ეძებს უფრო მეტს.
ბენქსის მიხედვით, ბევრი შეუსწავლელი ადგილია. კოსმოსური ტექნოლოგიებისთვის აპლიკაციების მნიშვნელოვანი რაოდენობაა აღმოჩენილი, მაგრამ კოსმოსური ტექნოლოგიების მიღმა, ალბათ, უფრო მეტია.
კოსმოსი ადამიანის სამსახურში
მეცნიერთა ჯგუფი იმედოვნებს, რომ გააგრძელებს ატომური ჟანგბადის გამოყენების გზების და ასევე უკვე ნაპოვნი პერსპექტიული მიმართულებების შესწავლას. ბევრი ტექნოლოგია დაპატენტებულია და GIZ-ის გუნდი იმედოვნებს, რომ კომპანიები ლიცენზირდებიან და კომერციალიზაციას გაუწევენ ზოგიერთ მათგანს, რაც კიდევ უფრო მეტ სარგებელს მოუტანს კაცობრიობას.
გარკვეულ პირობებში ატომურმა ჟანგბადმა შეიძლება გამოიწვიოს დაზიანება. NASA-ს მკვლევარების წყალობით, ეს ნივთიერება ახლა დადებითად მოქმედებს კოსმოსის კვლევასა და დედამიწაზე სიცოცხლეში. იქნება ეს ფასდაუდებელი ხელოვნების ნიმუშების შენარჩუნება თუ ადამიანების განკურნება, ატომური ჟანგბადი ყველაზე ძლიერი იარაღია. მასთან მუშაობა ასჯერ დაჯილდოვდება და მისი შედეგები მაშინვე ჩანს.
