世界最牛皮的魔术(最酷的魔术金属)
世界最牛皮的魔术(最酷的魔术金属)门捷列夫预言了镓的存在。唯一阻止镓接管电子世界的是,与硅相比,镓非常稀有,而且非常昂贵。是的,镓的熔点只有29.8摄氏度,这意味着它会在你炽热的小手中熔化成镜子般的水坑。镓的液态看起来很像水银,但镓的毒性不像水银,所以拿着它很安全。它也是LED灯的关键成分,也是智能手机中强大的微芯片的首选半导体材料。
镓在2204度摄氏度沸腾,但也会在你手中融化。
镓是一种稀有的银白色元素,可以完成元素周期表上最酷的客厅魔术之一。
在室温下,镓是一种闪亮的金属固体,类似于纯铝。
但是拿在手里几分钟,这块结实的金属就会开始融化。
是的,镓的熔点只有29.8摄氏度,这意味着它会在你炽热的小手中熔化成镜子般的水坑。
镓的液态看起来很像水银,但镓的毒性不像水银,所以拿着它很安全。
它也是LED灯的关键成分,也是智能手机中强大的微芯片的首选半导体材料。
唯一阻止镓接管电子世界的是,与硅相比,镓非常稀有,而且非常昂贵。
门捷列夫预言了镓的存在。
纯镓在自然界中并不以闪亮的元素形式存在。
它需要通过多步化学过程从铝土矿等矿物中提取。
地壳中镓的丰度仅为百万分之19(相比之下,硅的丰度为百万分之28.2万)。
1875年,法国化学家保罗-埃米尔·莱科克·德·博伊斯鲍德兰首次将镓作为一种新元素进行分离和识别。
他根据法国的拉丁名“Gallia”将其命名为镓。
但在博伊斯鲍德兰发现镓的四年前,著名的俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫就预言了镓的存在。
被称为“元素周期表之父”的门捷列夫发现,在元素周期表中,铝之后出现了一道缺口,因此他推测,一种他称之为“Eka-Al”的缺失元素与铝的许多性质相同,但具有不同的原子结构。
门捷列夫是对的,但他无法预测镓的不同寻常的性质-介于金属和非金属之间-会使其成为现代电子产品的理想材料。
一个存在身份危机的元素。
关于镓还有另一个很酷也有点奇怪的事实:虽然镓只在29.8摄氏度熔化,但它直到灼热的2200摄氏度才会沸腾。
这为镓赢得了所有元素中保持液相时间最长的奖项。
但为什么会发生这种情况呢?
科学家说:“我们被镓被搞糊涂了,它在低温下熔化,这与轻元素一致,但它在非常高的温度下沸腾,这与非常重的元素一致.镓不知道它想做金属还是非金属.”
镓的双重人格源于它在被称为“类金属”和“过渡后金属”的两组元素周期表中所处的位置。
镓是排在铝之后的下一个元素,但它的原子比它闪亮的箔片要“独立”得多(明白吗?)。
铝的“正电性”更强,这是真正金属的一个特点。
和硅一样,镓是良好的导电体,但不是很好的导电体。
这就是为什么这两种金属都是需要控制电流的半导体的主要候选者。
专家说:“镓实际上是理想的半导体材料,甚至比硅还好。问题是它很罕见,所以价格昂贵。”
按照目前的制造工艺,砷化镓晶片(最受欢迎的镓基半导体材料)的价格大约是硅晶片的1000倍。
你的小玩意儿里有镓。
尽管镓的价格比硅贵得多,但在最新一代的智能手机中,镓已经成为一种流行的半导体材料。
智能手机使用射频(RF)芯片与蜂窝数据网络通信,用砷化镓制成的RF芯片释放的热量比硅少,可以在更高的频段运行,这是5G网络的要求。
但镓最酷的应用之一是发光二极管(LED),它现在被用于从电脑显示器到红绿灯再到豪华汽车前大灯的一切领域。
在二极管中,电子通过两层半导体材料,一层带正电荷,另一层带负电荷。
当阴面的自由电子填满正面的“空穴”时,它们会发出光子作为副产品。
科学家发现,不同的镓合金发出可见光频率不同的光子。
砷化镓和磷化镓产生红色、橙色和黄色的光,而氮化镓产生蓝光。
明迪奥拉说:“只要给LED通电,它就会像圣诞树一样亮起来。”
LED不仅在通电时发光,而且这个过程可以颠倒。
太阳能电池内部的特殊二极管也是由镓半导体制成的。
它们接收入射的光,将其分离成自由电子和“空穴”,产生的电压可以作为电能储存在电池中。
镓的其他巧妙用途。
医学也开始使用镓来检测和治疗某些类型的癌症。
镓-67会被比正常情况下复制得更快的细胞所吸引,这就是肿瘤中发生的情况。
由于镓-67与快速生长的细胞团结合在一起,这些潜在的麻烦点将在PET扫描或任何其他对伽马射线敏感的扫描中显示出来。
硝酸镓在缩小和杀死某些类型的肿瘤方面也显示出了有效性,而不仅仅是检测它们。
几十年来,航空航天行业一直热衷于镓。
为卫星和远程航天器提供动力的所有高端太阳能电池板都是用砷化镓制成的,包括火星探测漫游者上的关键太阳能电池板。
在峰值性能时,火星探测器上的镓太阳能电池每天可以产生900瓦时的能量。