iPhone из газов
В современном мире многофункциональность вещей поражает, что даже язык не успевает за изменяющимся функционалом. Но все зависит от контекста. Словосочетание «свободные радикалы» для химика означает одно, для политика другое. А для нормального человека вообще ничего не означает. Также и для телефонов.
Для нормального человека телефон — это средство связи, а для ученого – сложнейшее устройство, в котором электроны бороздят оболочки различных химических элементов. Именно уникальные сочетание элементов и позволяет разнообразить функционал обычного мобильника до невообразимых 20 лет назад размеров.
Все это делает возможным современный уровень развития микро- и наноэлектроники, точнее миниатюризация вычислительной техники, ведь раньше компьютер, который мог только складывать занимал территорию со школьный спортзал, а теперь умещается на ладони.
Так что же такое современный компьютер, из чего его делают и что там происходит? Какие технологии вы носите в кармане?
Сразу стоит отметить, что лучший проводник — это золото и серебро, следом идут медь и алюминий. Для быстроты передачи электрического сигнала, мобильник содержит примерно 30 мг золота и 300 мг серебра.
Только в 2016 году на производство мобильных устройств было потрачено этих благородных металлов на 2,5 миллиарда долларов.
Кроме золота и серебра в смартфоне есть еще множество других элементов из Периодической таблицы им. Д.И. Менделеева.
В настоящее время, самая большая проблема смартфона — это время его работы, зависящее от батареи. В современных устройствах, как и в автомобиле Tesla используются литий-ионные аккумуляторы. В такой батарее используют оксиды лития и кобальта в качестве катодов или электродов со знаком «+» и углерод или графит в качестве анодов или электродов со знаком «-». Анод производит электроны, а катод поглощает их, чтобы произвести электрический ток. В некоторых аккумуляторах кобальт заменён марганцем для лучшей работы.
Теперь рассмотрим не менее важную деталь телефона, а именно экран.
Кажется, что экран – это просто кусок стекла, но на самом деле он содержит различные редкие элементы. Эти «умные» элементы такие как празеодим, тербий, иттрий и гадолиний помогают сделать экран цветным.
Очень гордится стеклом на своих смартфонах компания Apple, поскольку оно невероятно прочное. Как же добиться этого?
На самом деле, это относительно простая химическая процедура. Стекло помещают в специальный концентрированный раствор соли калия. Ионы натрия из стекла уходят в раствор, уступая место более крупным ионам калия. За счёт этого стекло уплотняется и становится очень прочным.
А что же делает экран чувствительным к прикосновению пальца?
За выполнение этой функции отвечает комбинация индия, олова и кислорода. Они образуют прозрачную плёнку, которая проводит электрический ток.
Если вскрыть смартфон, то можно увидеть другой мир химии, скрытый от глаз. Как было уже сказано выше, медь играет роль проводника, связывающего компоненты телефона, а также элементы электронных микросхем. На изготовление крошечных конденсаторов идёт тантал. Конденсаторы накапливают и регулируют электричество. Они могут избавиться от своего электрического заряда в доли секунды. И, например, сработает вспышка фотоаппарата на вашем телефоне.
Но главный элемент – это, конечно, кремний. Из него делают микрочипы телефона. Мозг всей системы!
А где больше всего кремния? Конечно, в песке. А где больше всего песка на земле? Конечно, на пляже или в пустыне.
Песок — это соединение кремния с кислородом, точнее одной молекулы кремния с двумя молекулами кислорода – диоксид кремния. Поэтому эти кислороды нужно отсоединить, а сделать это можно только в газовой фазе, при высоких температурах через различные химические реакции, причем присоединения более легкого водорода. И только потом из газа, который состоит из кремния и 4х водородов (моносилан) получают слои высокочистого кремния для чипа смартфона.
Помимо кремния в микрочипе присутствуют кислород, сурьма, мышьяк, фосфор и галлий. Комбинация этих элементов позволяет сделать чип высокопроводящим и мощным. Все они также добавляются на чип в виде газовой фазы.
Поэтому можно точно утверждать, что телефон делают из газов. Так и Дмитрий Иванович Менделеев все время спорил о том, что на первом месте водород, а уж потом жена и дети.
