Наше деловое партнерство www.banwar.org

Це може здатися дурним питанням, на яке можна відповісти одним реченням: кремній - 14 елемент в періодичній таблиці. Проте, кремній найчастіше згадується на сайтах, присвячених електроніці, тому що він не тільки головний компонент більшості будівельних матеріалів, а й основа для сучасних комп'ютерних процесорів, і навіть найбільш ймовірний кандидат на роль базисного елемента «Невуглецеві життя» Що ж робить кремній особливим?

Кремній як будівельний матеріал

Після кисню кремній найбільш поширений в земній корі елемент, але знайти його не так вже й просто, адже він майже ніколи не зустрічається в чистому вигляді. Найбільш часто в природі зустрічається силікат SiO4 або діоксид кремнію SiO2. Кремній це також основний компонент піску. Польовий шпат, граніт, кварц - всі вони засновані на з'єднанні кремнію і кисню.

З'єднання кремнію мають широкий спектр корисних властивостей, в основному тому, що вони можуть дуже щільно пов'язувати інші атоми в складних конструкціях. Різні силікати, такі як силікат кальцію, є основним компонентом цементу, головною сполучною бетону і навіть штукатурки. Деякі силікатні матеріали використовуються в кераміці, і, звичайно, склі. Крім того, кремній додають в такі субстанції як чавун, щоб сплав був міцнішим.
І, так, кремній також є основним структурним компонентом синтетичного матеріалу силікону, через що силікон (silicone) часто плутають з кремнієм (silicon). Відомим прикладом є Силіконова долина, яка насправді кремнієва.

Кремній як комп'ютерний чіп

При виборі матеріалу для основи комп'ютерних транзисторів ключовим фактором було опір. Провідники мають низький опір і проводять струм дуже легко, в той час як ізолятори блокують струм завдяки високому опору. Транзистор же повинен поєднувати в собі обидва властивості.
Кремній не єдине напівпровідниковий речовина на Землі - він навіть не кращий напівпровідник. Проте, він широко доступний. Його не складно добувати і з ним легко працювати. І найголовніше, вчені знайшли надійний спосіб виводити з нього впорядковані кристали. Для кремнію ці кристали є тим же, чим діамант для алмазу.

Побудова ідеальних кристалів є одним з основних аспектів виробництва комп'ютерних чіпів. Ці кристали потім нарізаються в тонкі пластини, гравіруються, обробляються і проходять сотні обробок, перш ніж стають комерційними процесорами. Реально зробити більш досконалі транзистори з вуглецю або таких екзотичних матеріалів як германій, але жоден з них не дозволить відтворити таке масштабне виробництво - принаймні, поки що.
В даний момент кристали кремнію створюються в 300-мм циліндрах, але дослідження швидко наближаються до межі в 450 мм. Це повинно урізати виробничі витрати, але зберегти темпи зростання швидкості. Що після цього? Швидше за все, нам, нарешті, доведеться відмовитися від кремнію на користь більш просунутого матеріалу - хороша новина для прогресу, але майже напевно погана новина для вашого гаманця.

Кремній як позаземне життя

Фраза «вуглецева життя» згадується досить часто, але що вона означає? Це означає, що основні структурні молекули нашого тіла (білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти, жирні кислоти і інше) будуються на основі атомів вуглецю. Так відбувається тому, що вуглець може бути чотирьохвалентним. Кисень може сформувати дві стійкі хімічні зв'язки одночасно, азот тільки три, але вуглець може утримувати до чотирьох різних атомів відразу. Це є потужною основою для побудови молекул і розвитку життя.

Так як періодична таблиця впорядкована так, що елементи в вертикальному стовпці мають схожі хімічні властивості - і прямо під вуглецем знаходиться кремній. Ось чому так багато теоретиків приділяють увагу «кремнієвої життя», одним з аргументів на їх користь є той факт, що кремній також чотиривалентний.
Звичайно, з огляду на, що кремнію на Землі набагато більше, ніж вуглецю, повинна бути вагома причина, чому органічне життя будується на основі вуглецю. І тут потрібно знову звернутися до періодичної таблиці. Елементи, які вертикально знаходяться нижче, мають більш важкі ядра і більші електронні оболонки, тому кремній через свого розміру менше підходить для таких точних завдань як побудова ДНК. Таким чином, в іншій частині Всесвіту розвиток організму на основі кремнію теоретично можливо, але на нашій планеті це навряд чи станеться.
Кремній буде з'являтися в новинах в ще довго, адже навіть якщо якийсь елемент замінить його в якості основи для комп'ютерних обчислень, до моменту повного переходу пройде дуже багато часу. До того ж є й інші сфери його застосування, і не виключено, що будуть знайдені і нові способи використання цієї речовини. Цілком ймовірно, кремній і раніше залишиться одним з головних речовин в фізичному світі людської діяльності.