De færreste forbinder IBM med plastikk. IT-giganten er solid knyttet til informasjonsteknologi. Men ved forskningssenteret deres i Almaden like nord for San Jose i Silicon Valley tenker forskerne på mye annet enn IT.
Det enorme anlegget i form av fire enorme grønne bygninger på IBMs nesten 3000 mål store område, omgitt av klapperslanger, prærieulver, taranteller og noen hyggeligere naboer.
Vi skal treffe polymersjefen i IBM for å høre hva han tror om fremtidens plast.
Nye områder
Etter en lang marsj i svært lange ganger kommer vi frem til kontoret til dr. Bob Allen. Mannen som styrer et av forskningsområdene som kan bli svært viktig for både IBM og oss andre i fremtiden.
Det er ingen dresskledd forskningssjef som møter oss. Allen er en svært uformell type som brenner for polymerer og som har kullsviertro på at vi er på vei inn i en ny verden der skreddersydde molekyler vil løse mange av dagens problemer. IBMs inntog i nye vidunderlige plastmaterialer kan få avgjørende betydning for utvikling av nye medisiner, rent vann, elektriske biler og mye mer.
– Vi lurer på hvordan det har seg at IBM har havnet så langt unna kjerneområdet sitt, som tross alt er IT?
– Alle de nye feltene vi utvikler har selvfølgelig sin bakgrunn i halvlederforskningen vår. Moderne elektronikk er preget av materialteknologi og kjemi, men slike fagområder er ikke begrenset til halvledere. Jo dypere vi har gått inn i dette feltet, jo mer har vi innsett at all den nye kunnskapen kan brukes på langt flere områder enn de IBM tradisjonelt har holdt på med. I stedet for å holde oss forskere tilbake på IBMs kjerneområder, har selskapet en veldig liberal kultur som lar oss utvikle alt det nye vi har oppdaget, sier Allan.
Les også: Store Blå er 100 år
Det viktige blekket
– Men hvorfor ble polymerer så interessant?
– Det handler om måten vi produserer mikroprosessorer og andre kretser på. Når vi skal lage slike kretser, bruker vi mange lag med ulike materialer oppå silisium som vi former gjennom etseprosesser. For at vi ikke skal etse bort mer enn vi ønsker, må vi belegge det vi vil bevare med et polymer, et slags blekk. Blekket er alfa og omega innen elektronikk og det er her polymerkjemien kommer inn for alvor. Uten avanserte polymerer, ingen mikroelektronikk, sier han.
Jo mer IBM krympet kretsene, jo mer kontroll trengte de over molekylstrukturen i blekket. Det har de klart frem til nå ved å utvikle teknologier som typisk har holdt i seks til åtte år.
– Etter det må vi ha noe annet klart. Ellers taper vi i konkurransen. Og vi vet ikke alltid hva det skal være. Derfor må vi forske intenst. Nå kan det se ut som denne teknologitrenden med stadig mindre kretser er i ferd med å flate ut. Det er en konsensus i industrien om at noe særlig under 12 nanometer vil bli vanskelig å komme under uten at vinningen går opp i spinningen.
Allan understreker den sterke koblingen mellom halvledere og alle de andre fagområdene IBM har begynt å jobbe med. Den samme kunnskapen som krymper kretser, kan brukes til å håndtere en lang rekke problemer vi står overfor.
Rent vann
Det er langt fra mikroprosessorer til rent ferskvann, men det er et av de mentale biproduktene fra polymerforskningen som drives av folkene til Allan. For noen år siden fikk IBM en forespørsel om de kunne hjelpe Saudi-Arabia med å bygge et soldrevet avsaltingsanlegg for sjøvann.
– Vi driver med vannrensing som en konsekvens av det vi har utviklet av prosessteknologi for å lage mikroprosessorer. Ideen til vannrensing oppsto på en stor brainstorm vi hadde for tre år siden. Det er nyttig å la flinke folk få lufte tankene sine og inspirere hverandre av og til, sier Allan.
Det faktum at Saudi-Arabia ønsker å utnytte solenergi til avsaltingen gjør selvfølgelig IBMs prosjekt temmelig utfordrende. Riktignok har de nok av sol, men det er en utfordring å lage nok billig strøm av den. Planen er å bygge et 10 MW anlegg som går på solstrøm.
Les også: Krever sin del av smart energi
Billig optikk
– Det ville blitt veldig kostbart om vi bare skulle baserte oss på vanlige solceller. Vi må derfor konsentrere solstrålene voldsomt via billig optikk i plast. Da blir cellen fryktelig varm, men her kan vi utnytte kunnskapen vi har om å kjøle prosessorer. Hadde vil ikke kunnet fjerne intens varme fra moderne mikroprosessorer, ville de ha smeltet. Så vi tror vi kommer i mål på kraftsiden. En annen utfordring er at det er svært kraftkrevende å fjerne saltet fra sjøvann. Samt at det begrenser bruken i mange land som trenger ferskvann. Skal vi redusere energibruken, må vi gjøre noe med de membranene som benyttes i slike anlegg til omvendt osmose. Og det er her polymerkunnskapen vår kommer inn. De membranene som er på markedet, er ikke effektive nok og de er følsomme for kjemikalier og forurensninger, sier Allan.
Allan forteller at de nå er på sporet av en ny polymer som er bedre og som tåler klor som benyttes i slike anlegg for å drepe bakterier. Den inneholder nanopartikler som dreper alger og virker oljefrastøtende.
På denne måten kan man spare to prosesstrinn i anlegget. Den membranversjonen er veldig ulik alt annet og vil både gi mer effektiv saltfjerning og øke vanngjennomstrømningen. Man har oppnådd en reduksjon fra sjøvann fra 45 000 ppm salt til under 500 ppm. Drikkekvannsgrensen går på 1000 ppm.
– Testanlegget skal etter planen være klart i løpet av 2014, sier Allan.
Ny medisin
– Polymerkjemi er fantastisk og vi har bare skrapet i overflaten på de mulighetene vi har når vi ser fremover. Et annet område som har dukket opp er en helt ny måte å bekjempe bakterier på. I dag er multiresistente bakterier, slik som stafylokokker et stort problem. Og det øker. Tradisjonell farmasi har rett og slett ingen våpen igjen mot slike bakterier. Bakteriene har over lang tid mutert seg frem til motstandsdyktighet mot alle de antibiotika som vi bekjemper dem med. Dette er en grunnleggende overlevelsesmekanisme i naturen.
IBMs polymerforskere har klart å skreddersy polymerpartikler i nanostørrelse som bruker en helt annen mekanisme for å bekjempe bakterier enn tradisjonelle antibiotika.
– Disse partiklene spretter opp buken på bakteriene og tar livet av dem. De er skreddersydd for å ta livet av en spesiell bakterie ut fra overflaten deres og jeg tror ikke bakteriene kan svare med den naturlige måten å utvikle resistens mot denne nye typen nanomedisin. Vi har demonstrert virkningen av slike partikler mot multiresistente stafylokokker som er et kjempeproblem på sykehus over hele verden. Vi ser også på bakterier som forårsaker tuberkulose som har utviklet resistens og jeg tror vi kan utvikle denne teknikken til flere bakterietyper i fremtiden. Vi har også begynt å se på om vi kan utvikle nanopartikler som kan bære cellegift. Her vil det nok skje store fremskritt, men om det blir vi som lykkes først, er et åpent spørsmål. Det er mange som driver med lignende ting.
IBM: Knekker resistente bakterier
Løser plast
Et annet prosjekt som har sprunget ut av polymerforskernes brainstorming er en ny måte å løse opp plast på.
– Vi har utviklet en ny teknologi for å bryte polymerkjeder med katalysatorer og glykol. Resultatet er et stoff som ser ut som snø og som vi kan bruke til å bygge ny plast. Dette er en grønn teknologi som bruker lite energi og som kan gjøre det enklere å resirkulere plast, sier Allan.
Jeg tror dette kan være starten på noe veldig spennende, men det betyr ikke at IBM kommer til å bli en del av farmasøytisk industri. Det vil vi nok overlate til andre.
Allan foretrekker å kalle det de driver med for polymerkjemi. Selv om veldig mange av de produktene de fremstiller er i nanoskala vil han ikke la seg friste for mye av det nye moteordet.
Mot batterirevolusjon
Et annet av prosjektene Allan er opptatt av er det som har fått navnet Battery 500. Skal elbilen bli et alternativ, må den få rekkevidden til en bensinbil og 500 er antall miles som et slikt batteri bør klare. Det er 80 mil det.
– For å klare en slik distanse, må vi lagre minst 100 kWh. Dette er ikke mulig med litiumionebatterier. De kan nok bli minst 50 prosent bedre i løpet av noen år, men med de vektbegrensninger vi må regne med, ser vi på muligheten til å bruke oksygen fra luften som den ene elektroden i stedet for grafitt. Et slikt prosjekt er selvfølgelig ikke enkelt, men vi tror vi har mye av den materialkunnskapen som skal til fra elektronikksiden. Vi kunne presset inn enda mer strøm hadde vi brukt beryllium i stedet for litium, men da ville vi måttet håndtere noe som er forbasket giftig, forklarer Allan.
Han peker på at det å bruke oksygen som elektrode gjør at batteriet er lett når det er fulladet og tungt når det er utladet. Utfordringen med å bygge et slikt batteri har likheter med å bygge en brenselcelle. Luften må renses for alt utenom oksygen og nitrogen slik at man ikke forurensninger litiummetallet. Ellers går det ut over levetiden.
– Syv kilo litium blir til 40 kilo litiumoksid under kjøreturen, men sluttresultatet er likevel bare halvparten av hva et litiumionebatteri ville veie. Planen nå er å demonstrere teknologien om et års tid og det er raskere enn vi så for oss når prosjektet startet for to år siden.
Ikke alt blir gull
– Hvis jeg skal tippe, har bare mellom 10 og 20 prosent av det vi har jobbet med de siste 20 årene blitt til produkter. Det betyr ikke at resten går tapt. Vi er gode på å sikre intellektuelle rettigheter og har over mange år ledet i antall patenter.
Les også: IBM vokser i vest
