Silic là một nguyên tố phổ biến thứ hai trên hành tinh của chúng ta (chỉ sau Oxi), ta dễ dàng bắt gặp Silic trên các bãi biển hay các công trường xây dựng. Khi bạn đang đọc bài viết này thì bạn cũng nên cảm ơn Silic vì chúng là một phần quan trọng tạo nên chiếc máy tính hay chiếc Smartphone của bạn. Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về những ứng dụng thú vị của Silic.
Giới Thiệu Về Silic Trong Bảng Tuần Hoàn
- Số nguyên tử (số proton trong hạt nhân): 14
- Biểu tượng nguyên tử trong bảng tuần hoàn: Si
- Trọng lượng nguyên tử (khối lượng trung bình của nguyên tử): 28,09
- Mật độ: 2,3296 gram trên mỗi cm khối
- Pha ở nhiệt độ phòng: Rắn
- Điểm nóng chảy: 2577 độ F (1414 độ C)
- Điểm sôi: 5909 độ F (3265 độ C)
- Số lượng đồng vị: 24
- Đồng vị phổ biến nhất: Si-28 (92 phần trăm tự nhiên)
Silic Là Chất Bán Dẫn
Trong tự nhiên, silic thường không ở dạng đơn chất mà chúng thường được tìm thấy dưới dạng Oxit (có nhiều trong cát) còn được gọi với cái tên là silica. Thạch anh là một thành phần phong phú trong cát được tạo thành từ silica không kết tinh.
Silic có đặc tính của cả kim loại cũng như phi kim nên chúng thường được gọi là chất bán dẫn. Silic dẫn điện tốt hơn khi nhiệt độ tăng lên (ngược lại với các kim loại thông thường).
Silicon được tìm ra lần đầu tiên vào năm 1824 bởi nhà hóa học người Thụy Điển Jöns Jacob Berzelius, người cũng đã phát hiện ra các nguyên tố khác như xeri, selen và thori. Berzelius nung nóng silica với kali để tinh chế silic.
Silicon là thành phần chính trong các sản phẩm công nghệ thấp như gạch và gốm. Tuy vậy những thứ mà Silic có thể làm trong các sản phẩm công nghệ cao mới là điều đáng chú ý. Là một chất bán dẫn, silic được sử dụng để chế tạo các bóng bán dẫn, các bộ khuếch đại hoặc chuyển đổi các dòng điện và là thành phần quan trọng của các thiết bị điện tử từ radio sang iPhone.
Silic được sử dụng với nhiều ứng dụng khác nhau trong pin mặt trời và chip máy tính như là bóng bán dẫn hiệu ứng trường, bán dẫn oxit kim loại, hay MOSFET, công tắc cơ bản trong nhiều thiết bị điện tử. Để biến silic thành một bóng bán dẫn, nguyên tố này bị pha trộn với một lượng nhỏ các nguyên tố khác, chẳng hạn như boron hoặc phốt pho. Các nguyên tố vi lượng có khả năng liên kết với các nguyên tử silic giải phóng các electron để di chuyển khắp vật liệu.
Bằng cách tạo ra các không gian silicon không bị biến đổi, các kỹ sư có thể tạo ra một khoảng trống nơi các electron này không thể chảy, chúng cũng giống như một công tắc ở vị trí "tắt".
Để bật công tắc thành "bật", một tấm kim loại, được kết nối với nguồn điện, được đặt gần tinh thể. Khi dòng điện chạy, tấm trở nên tích điện dương. Các electron, được tích điện âm, bị hút về điện tích dương, cho phép chúng trở thành silic nguyên chất. (Các chất bán dẫn khác ngoài silic cũng có thể được sử dụng trong các bóng bán dẫn.
Những Sự Thật Thú Vị Về Silic
- Khi các phi hành gia tàu Apollo 11 hạ cánh lên mặt trăng vào năm 1969, họ đã để lại một túi màu trắng chứa một đĩa silicon lớn hơn một chút so với đồng đô la bạc . Ghi vào với cỡ chữ hiển vi trên đĩa là 73 tin nhắn, mỗi tin nhắn từ một quốc gia khác nhau, thể hiện mong muốn thiện chí và hòa bình.
- Silic không giống như silicone , loại polymer nổi tiếng được tìm thấy trong cấy ghép vú, cốc kinh nguyệt và công nghệ y tế khác. Silicone được làm từ silic cùng với oxy, carbon và hydro. Bởi vì nó chống nóng rất tốt, silicone ngày càng được sử dụng để chế tạo các dụng cụ nhà bếp, chẳng hạn như găng tay lò nướng và tấm nướng.
- Silic có thể nguy hiểm khi hít phải chúng trong thời gian dài, chúng có thể gây ra một bệnh phổi được gọi là bệnh bụi phổi silic.
- Silic carbide (SiC) gần như cứng như một viên kim cương. Nó xếp hạng 9-9,5 trên thang độ cứng Mohs, ít hơn một chút so với kim cương, có độ cứng 10.
- Thực vật sử dụng silicon để củng cố thành tế bào của chúng. Theo một bài báo năm 1994 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science, yếu tố này dường như là một chất dinh dưỡng quan trọng giúp chống lại bệnh tật .
- Thung lũng Silicon có tên từ silicon (Silic trong tiếng anh) được sử dụng trong chip máy tính. Biệt danh này xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1971.
- Theo các nhà nghiên cứu từ Caltech, cuộc sống dựa trên silicon giống như Horta từ "Star Trek", có thể không hoàn toàn là khoa học viễn tưởng . Nghiên cứu ban đầu đã chỉ ra rằng silicon có thể được tích hợp vào các phân tử dựa trên carbon như protein.
Những Nghiên Cứu Mới Về Silic
Năm 2006, các nhà nghiên cứu tuyên bố họ đã tạo ra một con chip máy tính kết hợp các thành phần silic với các tế bào não . Tín hiệu điện từ các tế bào não có khả năng được truyền đến các thành phần silic điện tử của chip và ngược lại. Hy vọng cuối cùng sẽ tạo ra các thiết bị điện tử để điều trị rối loạn thần kinh.
Một nghiên cứu năm 2018 xuất hiện trên tạp chí Nature đã thử nghiệm một loại thiết bị lượng tử mới làm từ silic. Máy tính lượng tử là một thiết bị vượt trội và được coi như chuẩn mực hiện nay bởi chúng có nhiều ưu điểm so với công nghệ máy tính hiện tại với khả năng thực hiện các phép tính song song. Việc tạo ra các thiết bị này bằng cách sử dụng các kỹ thuật tương tự để xây dựng chip silic truyền thống có thể đẩy nhanh sự phát triển của các thiết bị này, mở rộng việc sử dụng cho các ứng dụng mới với thiết bị lượng tử.
Silic cũng hứa hẹn sẽ tạo ra các tia laser cực kỳ nhỏ gọi là nanoneedles, có thể được sử dụng để truyền dữ liệu nhanh hơn và hiệu quả hơn so với cáp quang truyền thống. John Badding, một nhà hóa học vật liệu tại Đại học Bang Pennsylvania cho biết, laser siêu dẫn tỏa nhiệt dễ dàng hơn nhiều so với laser thủy tinh. Điều đó có nghĩa là chúng có thể tốt hơn nhiều hơn về sức mạnh so với laser truyền thống.
Có lẽ còn rất nhiều những điều thú vị khác của Silic nhưng mong rằng qua bài viết về Silic này có thể mang cung cấp các bạn những hiểu biết hữu ích và thú vị. Tìm hiểu các bài viết khác tại Linh Kiện Điện Tử 3M.
