Teljes méretű kép elérhetőségeinken
RICHLAND, Wash.–Kalifornia Szilícium-völgye. Lehet, hogy a washingtoni Szilícium-erdő lesz a következő? A Pacific Northwest National Laboratory anyagtudósokból álló csapata rajta van.
Yongsoon Shin és kollégái az Energiaügyi Minisztérium laboratóriumában a fát ásványi anyaggá alakították, napok alatt elérve azt, amihez a természetnek évmilliókra van szüksége olyan helyeken, mint a Gingko megkövesedett erdő, egy órával feljebb a Columbia folyónál. Ott a fák valószínűleg egy kataklizmikus kitörés során dőltek ki, majd oxigén nélkül a láva alá temetkezve az évszázadok során kiszivárogtatták faanyagukat, és felszívták a talaj ásványi anyagait.
Shin megkövesedett fa utazása kevésbé drámai módon kezdődött, néhány perccel arrébb, a Lowe’s áruházban, számol be Shin csoportja az Advanced Materials folyóirat aktuális számában, a barkácsáruházlánc fakereskedésében. Ott vették fel az alapanyagot: fenyő- és nyárfa deszkákat. Visszatérve a PNNL-be, egy 1 centiméteres fakockát két napig savas fürdőben fürdettek, további két napig szilícium-dioxid-oldatban áztatták (a legjobb eredmény érdekében ezt a lépést akár háromszor is meg kell ismételni), levegőn szárították, majd egy argonnal töltött, fokozatosan 1400 Celsius-fokra felpörgetett kemencébe dobták, hogy két órán át süljön, majd argonban hagyták szobahőmérsékletre hűlni.
Presto. Azonnali megkövesedett fa, a szilícium-dioxid a cellulózban maradt szénnel állandó lakhelyet vesz fel, és egy új szilícium-karbid, vagy SiC kerámiát alkot. Az anyag Shin szerint “pontosan lemásolja a fa felépítését”.
Noha a SiC chipek valószínűleg nem fogják helyettesíteni a számítógépes chipeket, az anyagtudósok érdeklődnek a fa és – Shin laboratóriumában – más természetes anyagok, például a virágpor és a rizshéj sablonjaira épülő kerámiák újszerű tulajdonságai iránt. A növényi anyagban található mikrocsatornák és pórusok bonyolult hálózata hatalmas felületeket biztosít – a fában 1 gramm anyag laposra lapítva egy futballpályát borítana -, amelyek hasznosnak bizonyulhatnak az ipari kémiai elválasztásokban vagy a szennyező anyagok kiszűrésében a gáznemű szennyvízből.
A savas kioldási módszerrel a fa azonos, pozitív reprodukcióját kapjuk. Ha Shin negatív lenyomatot akar rögzíteni, akkor a pH-t úgy változtathatja meg, hogy a skála bázikus végét részesítse előnyben.
“A pozitív másolat sokkal jobb a felület és az egyenletesség szempontjából” – mondta Shin. “A negatív formák könnyen összeomlanak, de lehetséges szálas típusú anyagokat készíteni”, ahol az ásványok kitöltik a fahasábos nyílásokat.”
APNNL (www.pnl.gov) a DOE Tudományos Hivatalának laboratóriuma, amely a fizika, a kémia, a biológia és a számítástudományok megértésének előmozdításával komplex problémákat old meg az energetika, a nemzetbiztonság, a környezetvédelem és az élettudományok területén. A PNNL 3900 alkalmazottat foglalkoztat, éves költségvetése 650 millió dollár, és a laboratórium 1965-ös alapítása óta az ohiói székhelyű Battelle irányítja.