Vitrifikointi

Vitrifikointi on prosessi, jossa neste tai sulanut aine muuttuu lasiksi eli amorfiksi kiinteäksi rakenteeksi. Tämä tapahtuu usein riittävän nopeasti tapahtuvan jäähdytyksen avulla, jolloin kiteytyminen estyy. Vitrifikaatio voi koskea sekä teknisiä materiaaleja että biologisia sovelluksia, ja sen lopputuloksena on lasiksi muodostunut, epäjärjestynyt rakenne.

Perusperiaate on, että lasin muodostuminen vaatii sekä sopivaa koostumusta että riittävän nopeaa jäähdytystä. Kun lämpötila laskee lasittumisen alueelle, aine ei ehdi järjestyä kideksi ja syntyy amorfi kiinteä. Tietyn materiaalin toiminnalle ominainen lasittumislämpötila Tg kuvaa sen pehmenemisen ja muodonmuutoksen rajaa. Jos jäähdytystä ei tapahdu riittävän nopeasti, syntyy kiteisiä faasielementtejä eikä lasia.

Sovellukset ja käyttökohteet ovat moninaisia. Teollisesti vitrifikaatiota käytetään lasien ja lasiainesten valmistuksessa sekä jätteen immobilisoinnissa, erityisesti ydinjäte, jossa jäte sekoitetaan lasin muodostus-ainesosien kanssa ja sulatetaan lasivormiin, joka kapseloi radioaktiiviset aineet pitkäaikaisesti. Biologiassa vitrifikaatio tarkoittaa nopeaa jäähdytystä cryopreservationissa: solut, sukusolut tai elimet säilytetään nestemäisessä typessä käyttämällä kriokorrejaineita ja erittäin nopeaa jäähdytystä, jotta jääkiteet eivät muodostu.

Edut sisältävät paremman kemiallisen kestävyyden ja vakauden sekä jääkiteiden ehkäisyn biologisessa jäähdytyksessä, kun taas haasteita ovat prosessin kontrollointi, lämpöjännitysten aiheuttamat halkeamat, korkeat kustannukset ja materiaalikohtaiset rajoitteet. Vitrifikaatio on monipuolinen käsite niin materiaaleissa kuin biotieteen sovelluksissa.