Täyden koon kuva saatavissa yhteydenotosta
RICHLAND, Wash.–Kaliforniassa on Piilaakso. Voisiko Piimetsä Washingtonissa olla seuraava? Tiimi materiaalitutkijoita Pacific Northwest National Laboratorysta on sen kimpussa.
Yongsoon Shin ja kollegat energiaministeriön laboratoriossa ovat muuttaneet puun mineraaleiksi ja saavuttaneet muutamassa päivässä sen, mihin luonnolta kuluu miljoonia vuosia sellaisissa paikoissa kuin Gingkon kivettynyt metsä, joka sijaitsee tunnin ajomatkan päässä Columbia-joen varrella. Siellä puut, jotka todennäköisesti kaatuivat katastrofaalisessa purkauksessa ja hautautuivat ilman happea laavan alle, huuhtoivat puuyhdisteensä pois ja imivät maaperän mineraaleja iät ja ajat.
Shinin kivettyneen puun matka alkoi vähemmän dramaattisella tavalla, muutaman minuutin päässä Lowe’sissa, Shinin ryhmä raportoi Advanced Materials -lehden tämänhetkisessä numerossa, tee-se-itse-ketjun puutavarakaupassa,. Sieltä he hakivat raaka-aineensa: mänty- ja poppelilevyt. Takaisin PNNL:ssä he antoivat yhden senttimetrin kokoiselle puukuutiolle kahden päivän happokylvyn, liottivat sitä piidioksidiliuoksessa vielä kaksi päivää (parhaan tuloksen saamiseksi tätä vaihetta voi toistaa jopa kolme kertaa), kuivasivat sen ilmakuivaksi, työnsivät sen argonilla täytettyyn, vähitellen 1400 asteeseen kiihdytettyyn uuniin kypsennettäväksi kahdeksi tunniksi ja antoivat sen sitten jäähtyä argonissa huoneenlämpötilaan.
Presto. Välittömästi kivettynyttä puuta, jossa piidioksidi asettuu pysyvästi asumaan selluloosaan jääneen hiilen kanssa muodostaen uuden piikarbidi- eli SiC-keraamisen aineen. Materiaali ”jäljittelee täsmälleen puun arkkitehtuuria”, Shin sanoo.
Vaikka SiC-sirut tuskin korvaavat tietokoneiden siruja, materiaalitutkijat ovat kiinnostuneita puun ja Shinin laboratoriossa myös muiden luonnonmateriaalien, kuten siitepölyn ja riisin kuoren, malleista rakennettujen keraamisten tuotteiden uusista ominaisuuksista. Kasvimateriaalin monimutkainen mikrokanavien ja huokosten verkosto tarjoaa valtavat pinnat – puun kohdalla 1 gramma materiaalia litistettynä peittäisi jalkapallokentän -, jotka voivat osoittautua käyttökelpoisiksi teollisessa kemiallisessa erottelussa tai epäpuhtauksien suodattamisessa kaasumaisista jätevesistä.
Happojen liuotusmenetelmällä saadaan identtinen, positiivinen jäljennös puusta. Jos Shin haluaa vangita negatiivisen jäljennöksen, hän voi muuttaa pH:ta siten, että se suosii asteikon emäksistä päätä.
”Positiivinen jäljennös on pinta-alaltaan ja tasaisuudeltaan paljon parempi”, Shin sanoo. ”Negatiiviset muodot romahtavat helposti, mutta on mahdollista valmistaa kuitutyyppisiä materiaaleja”, joissa mineraalit täyttävät puunjyvien aukkoja.
PNNL (www.pnl.gov) on DOE:n tiedeviraston (Office of Science) laboratorio, joka ratkaisee monimutkaisia ongelmia energian, kansallisen turvallisuuden, ympäristön ja biotieteiden aloilla edistämällä fysiikan, kemian, biologian ja laskennan ymmärtämistä. PNNL:n palveluksessa on 3900 työntekijää, sen vuosibudjetti on 650 miljoonaa dollaria, ja sitä on hallinnoinut ohiolainen Battelle siitä lähtien, kun laboratorio perustettiin vuonna 1965.