Immagine a grandezza naturale disponibile tramite contatto
RICHLAND, Wash.–California ha Silicon Valley. Una foresta di silicio a Washington potrebbe essere la prossima? Un team di scienziati dei materiali del Pacific Northwest National Laboratory ci sta lavorando.
Yongsoon Shin e colleghi del laboratorio del Dipartimento dell’Energia hanno convertito il legno in minerale, realizzando in pochi giorni quello che la natura impiega milioni di anni a fare in luoghi come la foresta pietrificata di Gingko, a un’ora dal fiume Columbia. Lì, gli alberi sono stati probabilmente abbattuti in un’eruzione cataclismica e, sepolti senza ossigeno sotto la lava, hanno lisciviato i loro composti legnosi e hanno assorbito i minerali del suolo nel corso degli eoni.
Il viaggio in legno pietrificato di Shin è iniziato in modo meno drammatico, a pochi minuti da Lowe’s, riferisce il gruppo di Shin nel numero attuale della rivista Advanced Materials, nel deposito di legname della catena di fai-da-te. Lì hanno preso la loro materia prima: tavole di pino e pioppo. Tornati al PNNL, hanno dato un cubo da 1 centimetro di legno un bagno acido di due giorni, l’hanno immerso in una soluzione di silice per altri due (per ottenere i migliori risultati, ripetere questo passaggio fino a tre volte), l’hanno asciugato all’aria, l’hanno messo in una fornace piena di argon a manovella gradualmente fino a 1.400 gradi centigradi per cuocere per due ore, poi hanno lasciato raffreddare in argon a temperatura ambiente.
Presto. Legno pietrificato istantaneo, la silice che prende residenza permanente con il carbonio rimasto nella cellulosa per formare una nuova ceramica di carburo di silicio, o SiC. Il materiale “replica esattamente l’architettura del legno”, secondo Shin.
Anche se è improbabile che i chip SiC sostituiscano i chip dei computer, gli scienziati dei materiali sono interessati alle nuove proprietà delle ceramiche costruite su modelli di legno e, nel laboratorio di Shin, altri materiali naturali come polline e gusci di riso. L’intricata rete di microcanali e pori nella materia vegetale fornisce enormi superfici – nel legno, 1 grammo di materiale appiattito coprirebbe un campo da calcio – che possono rivelarsi utili nelle separazioni chimiche industriali o nel filtraggio degli inquinanti dagli effluenti gassosi.
Il metodo della lisciviazione acida produce una riproduzione identica e positiva del legno. Se Shin vuole catturare un’impronta negativa, può alterare il pH per favorire l’estremità inferiore della scala.
“La replica positiva è molto meglio in termini di superficie e uniformità”, ha detto Shin. “Le forme negative collassano facilmente, ma è possibile fare materiali di tipo fibra”, dove i minerali riempiono le aperture delle venature del legno.
PNNL (www.pnl.gov) è un laboratorio del DOE Office of Science che risolve problemi complessi in energia, sicurezza nazionale, ambiente e scienze della vita facendo progredire la comprensione di fisica, chimica, biologia e calcolo. PNNL impiega 3.900 persone, ha un budget annuale di 650 milioni di dollari ed è stato gestito da Battelle, con sede nell’Ohio, fin dall’inizio del laboratorio nel 1965.