硅是您要读这些单词的计算机要感谢的要素。微电子和计算机芯片中的关键组成部分,这种极为常见的元素还负责温暖的白色海滩 - 硅,硅的氧化物,是最多的沙子的共同组成部分。
硅是宇宙中第七最丰富的元素,是氧气的第二大元素,是氧气之后的第二大元素。皇家化学学会。大约25%的地壳是硅。除了计算机芯片外,硅还具有许多用途。出现此元素的怪异景点包括月经杯,乳房植入物和烤箱手套,形式是有机硅。
是什么使硅如此特别,以加利福尼亚的整个山谷的名字命名?阅读。
只是事实
- 原子数(核中的质子数):14
- 原子符号(在元素周期表): 和
- 原子量(原子的平均质量):28.09
- 密度:2.3296克每立方厘米
- 室温的阶段:固体
- 熔点:2,577华氏度(1,414摄氏度)
- 沸点:5,909度F(3,265度C)
- 同位素的数量(具有不同数量中子的同一元素的原子):24
- 最常见的同位素:SI-28(92%的自然丰度)
硅半导体
在自然界中,硅不是孤独的。通常发现它与一对氧分子相关,是二氧化硅,也称为二氧化硅。石英是沙子中丰富的成分,由非结晶二氧化硅组成。
硅既不是金属也不是非金属;这是一种金属,一个元素属于两者之间的位置。金属类的类别是灰色区域,没有适合账单的牢固的定义,但是金属差通常具有金属和非金属的特性。它们看起来是金属的,但只能很好地进行电力。硅是半导体,这意味着它确实会导致电力。然而,与典型的金属不同,随着温度升高,硅在导电方面会变得更好(在较高温度下的电导率下的金属变化)。
根据瑞典化学家JönsJacob Berzelius于1824年首次隔离硅,他还发现化学遗产基金会。贝尔泽里乌斯用钾加热二氧化硅以净化硅托马斯·杰斐逊国家加速器设施,但是今天,精炼过程以砂形式加热碳以分离元素。
硅是非常低技术创作的主要成分,包括砖和陶瓷。但是高科技的东西是该元素真正标记的地方。作为半导体,硅用于制造晶体管,该晶体管会扩增或开关电流,并且是电子设备从收音机到iPhone的骨架。
硅在太阳能电池和计算机芯片中以各种方式使用,其中一个示例是金属氧化物 - 氧化型磁场效应晶体管或MOSFET,这是许多电子产品中的基本开关。为了使硅成晶体管,根据元素的晶体形式被痕量的其他元素(例如硼或磷)掺假劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。痕量元件与硅原子结合,释放电子以在整个材料中移动。弗吉尼亚大学。
通过创建纯净硅的空间,工程师可以在这些电子无法流动的情况下创建一个差距,例如“关闭”位置中的开关。
要将开关转换为“ ON”,将连接到电源的金属板放置在晶体附近。当电流流动时,板就会积极充电。带负电荷的电子被吸引到正电荷,从而使它们能够跨越纯硅段的飞跃。 (除了硅外,其他半导体也可以用于晶体管。)
谁知道?
- 1969年,当阿波罗11号宇航员降落在月球上时,他们留下了一个白色的小袋,里面有一个硅光盘比一美元大一点。光盘上的微观字体上刻有73个信息,每个信息来自另一个国家,表达了善意与和平的愿望。
- 硅与硅酮不同,在乳房植入物,月经杯和其他医疗技术中发现的那种著名的聚合物。有机硅与氧,碳和氢一起由硅制成。由于它的抗热良好,因此越来越多地使用硅胶来制造厨房工具,例如烤箱手套和烤盘。
- 硅可能很危险。在长时间吸入时,可能会引起称为硅化病的肺部疾病。
- 爱蛋白石的虹彩?谢谢硅。宝石是与水分子结合的二氧化硅形式。
- 根据材料,矿物和采矿研究所。它在MOHS硬度量表上排名9-9.5,比钻石略低,硬度为10。
- 植物使用硅来增强其细胞壁。根据1994年的论文在美国国家科学院期刊会议录中。
- 硅谷源于计算机芯片中使用的硅。昵称首次出现在1971年的《电子新闻》中。
- 基于硅的生活,例如霍塔根据来自“星际迷航”加州理工学院。早期研究表明,硅可以掺入碳基分子中,例如蛋白质。
当前的研究
今天的硅研究听起来不足科幻:2006年,研究人员宣布他们创建了一个融合的计算机芯片硅细胞的硅成分。来自脑细胞的电信号可以传输到芯片的电子硅成分,反之亦然。希望最终创建电子设备来治疗神经系统疾病。
2018年学习在自然中出现的测试是一种由硅制成的新型量子设备。量子计算机有一天可能会成为规范,表现优于当前计算机技术,能够并行执行计算。使用相同的技术来制造传统的硅芯片可以加速这些设备的开发,从而导致量子设备的新用途。
硅还有望创建极小的激光器所谓的纳米磁带,可用于比传统光电缆更快,更有效地传输数据。宾夕法尼亚州立大学的材料化学家约翰·巴丁(John Badding)说,超导激光比玻璃激光器散发热量要容易得多。这意味着它们比传统激光器可以拥有更多的力量。
他告诉Live Science,Badding和他的团队还在努力创建下一代光纤,以整合超导体而不是简单的玻璃。
巴丁说:“半导体具有各种各样的特性,您无法戴眼镜。”将嵌入在光纤中的半导体材料允许这些电缆中包含的迷你电子学,这对于长距离发送信息至关重要。 Badding补充说,半导体电缆还可以操纵光纤中的光。
巴丁说,传统的硅芯片是通过将元素的层沉积在平坦的表面上制成的,通常以前体气体(例如硅烷(SIH4))开始,并允许气体凝固。另一方面,电缆是绘制的。要制作玻璃光纤电缆,您将用玻璃棒开始,加热它,然后像太妃糖一样将其拉出,然后将其延长成一个长而瘦的线。
Badding和他的同事们已经想出了一种将半导体变成意大利面条状形状的方法。他们使用带有微小孔的玻璃纤维,然后在高压下压缩气体,例如硅烷,将它们迫使它们进入这些空间。
巴丁说:“这就像装满从宾夕法尼亚州立大学到纽约的花园软管完全用硅固定。” “您会认为事情会被堵塞并弄乱,但事实并非如此。”
由此产生的半导体链比人的头发瘦三到四倍。 Badding和他的团队还正在尝试其他半导体,例如硒化锌(锌和硒),以创建具有前所未有的能力的纤维。
有关硅的更多信息:
- 为了了解硅谷历史的有趣而有趣NPR的互动硅谷时间表。
- 它们可能在元素周期表上接近,但硅和碳是不同的化学野兽。这是陶宁(Dow Corning)的差异,归结为一个是有机的,另一种是无机的。
- HowStuffWorks的分解很大半导体的工作方式以及硅是主要参与者。
- 想找出当然是由硅制成的著名英特尔芯片?科技公司描述了他们筹码的历史,随着时间的流逝,他们的变化,如何制作以及如何工作。
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