Billede i fuld størrelse fås ved henvendelse
RICHLAND, Washington – Californien har Silicon Valley. Kunne en Silicon Forest i Washington blive den næste? Et hold materialeforskere fra Pacific Northwest National Laboratory er i gang.
Yongsoon Shin og kolleger fra energiministeriets laboratorium har omdannet træ til mineraler og har på få dage opnået det, som det tager naturen millioner af år at gøre på steder som Gingko Petrified Forest, en time oppe ad Columbia-floden. Her er træerne sandsynligvis blevet fældet ved et katastrofalt udbrud, og da de blev begravet uden ilt under lava, har de i løbet af æonerne udvasket deres træagtige forbindelser og opsamlet jordens mineraler.
Shin’s rejse i forstenet træ begyndte på en mindre dramatisk måde, et par minutter væk hos Lowe’s, rapporterer Shin’s gruppe i det aktuelle nummer af tidsskriftet Advanced Materials, i gør-det-selv-kædens tømmerhandel,. Der hentede de deres råmateriale: fyr- og poppelbrædder. Tilbage på PNNL gav de en 1 centimeter stor terning af træ et to dages syrebad, lagde den i blød i en silicaopløsning i yderligere to dage (for at opnå de bedste resultater gentages dette trin op til tre gange), lufttørrede den, smed den ind i en argonfyldt ovn, der gradvist blev skruet op til 1.400 grader celsius for at koge i to timer og lod den derefter køle af i argon til stuetemperatur.
Presto. Øjeblikkelig forstenet træ, hvor silicaen tager permanent ophold sammen med det kulstof, der er tilbage i cellulosen, for at danne en ny siliciumcarbid- eller SiC-keramik. Materialet “gengiver nøjagtigt træets arkitektur”, siger Shin.
Men selv om SiC-chips næppe vil erstatte computerchips, er materialeforskere interesseret i de nye egenskaber ved keramik, der er bygget på skabeloner af træ og, i Shins laboratorium, andre naturlige materialer som f.eks. pollen og risskaller. Det indviklede netværk af mikrokanaler og porer i plantemateriale giver enorme overflader – i træ ville 1 gram materiale udfladet dække en fodboldbane – som kan vise sig at være nyttige i industrielle kemiske separationer eller filtrering af forurenende stoffer fra gasformige spildevand.
Syreudvaskningsmetoden giver en identisk, positiv reproduktion af træet. Hvis Shin ønsker at optage et negativt indtryk, kan han ændre pH-værdien til at favorisere den nederste ende af skalaen.
“Den positive kopi er meget bedre med hensyn til overfladeareal og ensartethed,” siger Shin. “Negative former kollapser let, men det er muligt at fremstille fiberagtige materialer,” hvor mineralerne udfylder åbninger i træfibre.
PNNL (www.pnl.gov) er et DOE Office of Science-laboratorium, der løser komplekse problemer inden for energi, national sikkerhed, miljø og biovidenskab ved at fremme forståelsen af fysik, kemi, biologi og beregning. PNNL beskæftiger 3.900 medarbejdere, har et årligt budget på 650 millioner dollars og er blevet forvaltet af det Ohio-baserede Battelle siden laboratoriets oprettelse i 1965.