Fakta Om Silicon

{h1}

Egenskaber, kilder og anvendelser af elementet silicium.

Silicon er elementet til at takke for den computer, du bruger til at læse disse ord. En afgørende komponent i mikroelektronik og computerchips, dette ekstremt almindelige element er også ansvarlig for varme hvide strande - silica, et oxid af silicium, er den mest almindelige komponent af sand.

Silicon er det syvende rigeste element i universet og det næststørste element på planeten, efter ilt, ifølge Royal Society of Chemistry. Omkring 25 procent af jordskorpen er silicium. Udover computerchips har silicium mange anvendelser; Weirder pletter, hvor dette element fremkommer, omfatter menstruationskopper, brystimplantater og ovne vanter - i form af silikone.

Hvad gør silicium så specielt, at det har en hel dal i Californien opkaldt efter det? Læs videre.

Bare fakta

  • Atomtal (antal protoner i kernen): 14
  • Atomisk symbol (på elementets periodiske tabel): Si
  • Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 28,09
  • Tæthed: 2,3296 gram pr. Kubikcentimeter
  • Fase ved stuetemperatur: Fast
  • Smeltepunkt: 2.577 grader Fahrenheit (1.414 grader Celsius)
  • Kogepunkt: 5.909 grader F (3.265 grader C)
  • Antal isotoper (atomer af samme element med et andet antal neutroner): 24
  • Mest almindelige isotop: Si-28 (92 procent naturlig overflod)

Silicon er det 14. element på det periodiske system.

Silicon er det 14. element på det periodiske system.

Kredit: Andrei Marincas Shutterstock

Silicon halvleder

I naturen er silicium ingen loner. Det findes normalt forbundet med et par iltmolekyler som siliciumdioxid, ellers kendt som silica. Kvarts, en rigelig ingrediens i sand, består af ikke-krystalliseret silica.

Silicium er hverken metal eller ikke-metal; det er en metalloid, et element der falder et sted mellem de to. Kategorien af ​​metalloid er noget af et gråt område, uden fast definition af, hvad der passer til regningen, men metalloider har generelt egenskaber af både metaller og ikke-metaller. De ser metalliske ud, men gennemfører kun elektricitet godt. Silicon er en halvleder, hvilket betyder at den udfører elektricitet. I modsætning til et typisk metal bliver silicium imidlertid bedre til at føre elektricitet, da temperaturen stiger (metaller bliver værre ved ledningsevne ved højere temperaturer).

Silicon blev først isoleret i 1824 af svensk kemiker Jöns Jacob Berzelius, der også opdagede cerium, selen og thorium ifølge Chemical Heritage Foundation. Berzelius opvarmede silica med kalium til rensning af silicium, ifølge Thomas Jefferson National Accelerator Facility, men i dag opvarmer forarbejdningsprocessen kulstof med silica i form af sand for at isolere elementet.

Silicium er en hovedbestanddel i meget lavteknologiske kreationer, herunder mursten og keramik. Men højteknologiske ting er, hvor elementet virkelig gør sit mærke. Som en halvleder bruges silicium til at fremstille transistorer, som forstærker eller skifter elektriske strømme og er rygraden af ​​elektronik fra radioer til iPhones.

Silicium anvendes på forskellige måder i solceller og computerchips, med et eksempel er en metaloxid-halvlederfelt effekt transistor eller MOSFET, den grundlæggende switch i mange elektronik. For at gøre silicium i en transistor er den krystallinske form af elementet forfalsket med spor af andre elementer, såsom bor eller phosphor, ifølge Lawrence Livermore National Laboratory. Sporelementerne binder sig sammen med siliciumatomerne og frigiver elektroner til at bevæge sig gennem materialet ifølge University of Virginia.

Ved at skabe rum af ubearbejdet silicium kan ingeniører skabe et hulrum, hvor disse elektroner ikke kan strømme - som en switch i "off" -positionen.

For at tænde omskifteren til "på", placeres en metalplade, der er tilsluttet en strømkilde, nær krystal. Når strømmen flyder, bliver pladen positivt ladet. Elektroner, som er negativt ladede, trækkes til den positive ladning, så de kan gøre springet over ren-silicon-segmentet. (Andre halvledere ud over silicium kan også anvendes i transistorer.)

Der kan man bare se?

  • Da apollo 11 astronauterne landede på månen i 1969, efterlod de en hvid pose med en siliciumskive lidt større end en sølvdollar. Registreret i mikroskopisk skrifttype på disken er 73 meddelelser, hver fra et andet land, der udtrykker ønske om godwill og fred.
  • Silikone er ikke det samme som silikone, den berømte polymer findes i brystimplantater, menstruationsbægre og anden medicinsk teknologi. Silikone er lavet af silicium sammen med ilt, kulstof og hydrogen. Fordi det modstår varme så godt, har silikone i stigende grad været vant til at lave køkkenværktøjer, som f.eks. Ovneblik og bakkeplader.
  • Silikone kan være farligt. Ved indånding over lange perioder kan det forårsage en lungesygdom kendt som silicose.
  • Elsker iriascens af en opal? Tak silikone. Ædelstenen er en form for silica bundet af vandmolekyler.
  • Siliciumcarbid (SiC) er næsten lige så hård som en diamant ifølge Institut for Materialer, Mineraler og Minedrift. Det rangerer en 9-9.5 på Mohs hårdhedsskala, lidt mindre end diamant, som har en hårdhed på 10.
  • Planter bruger silicium til at styrke deres cellevægge. Elementet ser ud til at være et vigtigt næringsstof, der hjælper med at give resistens mod sygdom, ifølge et 1994-papir i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.
  • Silicon Valley får sit navn fra siliconen, der anvendes i computerchips. Kælenavnet optrådte først i 1971 i avisen "Electronic News."
  • Silikabaseret liv, som Horta fra "Star Trek", er måske ikke helt science fiction, ifølge forskere fra Caltech. Tidlig forskning har vist, at silicium kan inkorporeres i carbonbaserede molekyler, såsom proteiner.

Nuværende forskning

Dagens siliciumforskning lyder lige så lidt som sci-fi: I 2006 annoncerede forskere, at de havde oprettet en computerchip, der meldte siliciumkomponenter med hjerneceller. Elektriske signaler fra hjernecellerne kunne overføres til chipets elektroniske siliciumkomponenter og omvendt. Håbet er at til sidst skabe elektroniske enheder til behandling af neurologiske lidelser.

En 2018 undersøgelse, der vises i Nature, tester en ny type kvanteanordning fremstillet af silicium. Kvantecomputere kan en dag blive normen, der overgår den nuværende datateknologi med evnen til at udføre beregninger parallelt. Oprettelse af disse enheder ved hjælp af de samme teknikker til at opbygge traditionelle siliciumchips kan fremskynde udviklingen af ​​disse enheder, hvilket potentielt kan føre til nye anvendelser til kvanteapparater.

Silicon har også lov til at skabe utrolig små lasere kaldet nanonedler, som kan bruges til at transmittere data hurtigere og mere effektivt end traditionelle optiske kabler. Superlederlasere kaster varme meget lettere end glaslasere, siger John Badding, en materialekemi på Penn State University. Det betyder, at de kan prale mere strøm end traditionelle lasere.

Badding og hans team arbejder også på at skabe næste generation af optiske fibre, der integrerer superledere i stedet for blot glas, fortalte han WordsSideKick.com.

"Halvledere har en lang række egenskaber, som du bare ikke kan få med briller," sagde Badding. At have halvledermaterialer indlejret i optiske fibre vil muliggøre mini-elektronik inkluderet i disse kabler, hvilket er afgørende for at sende information over lange afstande. Halvlederkabler vil også tillade manipulation af lys i fiberen, tilføjede Badding.

Traditionelle siliciumchips fremstilles ved at deponere lag af elementet på en flad overflade, der sædvanligvis starter med en precursorgas, såsom silan (SiH4), og tillader gassen at størkne, sagde Badding. Kabler er derimod trukket. For at lave et glasfiberoptisk kabel, ville du begynde med en glasstang, varme den og derefter trække den ud som taffy, forlænge den i en lang, skinny tråd.

Badding og hans kolleger har fundet ud af en måde at få halvledere til i denne spaghettilignende form. De bruger glasfiber med små huller og komprimerer gasser som silan under højt tryk for at tvinge dem ind i disse rum.

"Det ville være som at fylde en haveeslange, der går fra Penn State til New York helt solid med silicium," sagde Badding. "Du ville tro, at ting ville blive tilsluttet og ødelagt, men de gør det ikke."

De resulterende halvlederstrenger er tre til fire gange tyndere end et menneskehår. Badding og hans team eksperimenterer også med andre halvledere, såsom zink selenid (zink og selen) for at skabe fibre med kapacitet, som man aldrig har set før.

Mere om silikone:

  • For et sjovt og interessant kig på Silicon Valley historie, herunder information om de sind og produkter, der er involveret i udarbejdelsen af ​​high-tech startups, tjek NPRs interaktive Silicon Valley-tidslinje.
  • De kan være tæt på det periodiske system af elementer, men silicium og kulstof er forskellige kemiske dyr. Her ser Dow Corning ud på deres forskelle, som koger ned til en, der er organisk og den anden uorganiske.
  • WordsSideKick.com har en stor sammenbrud af, hvordan halvledere arbejder, og hvordan silicium er en vigtig spiller.
  • Ønsker du at finde ud af, hvordan de berømte Intel-chips, der er lavet af silicium selvfølgelig, er lavet? Teknologiselskabet beskriver historien om deres chips, hvordan de har ændret sig over tid, hvordan de er lavet og hvordan de virker.

Yderligere rapportering af Rachel Ross, WordsSideKick.com bidragyder.


Video Supplement: 5 fakta menarik sejarah apple dan steve jobs yang jarang diketahui #kicktheclip.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com