Sự thật thú vị về Silicon

Silicon là thành phần quan trọng trong vi điện tử và chip máy tính, vì vậy hãy cảm ơn nguyên tố này đã giúp tạo nên chiếc máy tính bạn đang sử dụng để đọc những thông tin bổ ích này. Silicon cũng là nguyên tố có trong những bãi biển trắng, ấm -silica, một oxit của silic, là thành phần phổ biến nhất của cát. Hãy cùng tìm hiểu những sự thật thú vị về nguyên tố này nhé!

10 Sự thật thú vị về Silicon

1. Silicon là nguyên tố phong phú thứ bảy trong vũ trụ và là nguyên tố phong phú thứ hai trên hành tinh, sau oxy, theo Hiệp hội Hóa học Hoàng gia . Khoảng 25% vỏ Trái đất là silic. Bên cạnh chip máy tính, silicon có rất nhiều công dụng; Các điểm khác thường nơi yếu tố này xuất hiện bao gồm cốc nguyệt san, túi độn ngực và găng tay lò nướng - ở dạng silicone. 

Chíp điện tử

2. Từ silicone có thể khiến bạn liên tưởng đến túi độn ngực, nhưng nó thực sự là một thuật ngữ chung để chỉ một nhóm các chất tổng hợp được tạo ra từ các nguyên tử silicon và oxy xen kẽ, với các phân tử carbon và hydro liên kết ở hai bên. Bằng cách trộn lẫn các nhóm phân tử bên này và tạo ra các liên kết bằng chuỗi, các nhà hóa học có thể tạo ra silicon với đủ loại đặc tính khác nhau. 

Túi nâng ngực

Đúng vậy, bạn có thể tìm thấy silicon trong túi độn ngực, ngoài ra còn có trong nước đánh bóng xe hơi, lớp cách điện xung quanh dây cáp điện và thậm chí trong dầu dưỡng tóc, nơi chúng giúp làm dịu tóc xoăn. Chúng ta cũng có thể cảm ơn silicon cho Silly Putty , được phát minh trong Thế chiến thứ hai, khi các nhà khoa học đang cố gắng tạo ra một giải pháp thay thế cho cao su — và thay vào đó, họ đã nghĩ ra một món đồ chơi mới được yêu thích nhất.

3. Chúng ta đã sử dụng silicon trong hàng ngàn năm mà không biết bản chất của nguyên tố silicon.

Silica là thành phần chính của thủy tinh, thứ mà con người đã chế tạo ít nhất kể từ khi người Ai Cập chế tạo hạt từ vật liệu này vào năm 2500 trước Công nguyên. Ở Trung Quốc, các triều đại nhà Tần và nhà Hán đã sử dụng sắc tố màu tím và xanh lam làm từ silicat đồng bari để trang trí khác nhau, bao gồm các bộ phận của đội quân đất nung nổi tiếng.

Phải mất nhiều thế kỷ trước khi con người nhận ra chất này có thể được tách ra thành hai nguyên tố khác nhau - oxy và silicon. Vào cuối những năm 1700, nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier nhận thấy rằng một số vật liệu được phân loại là chất “đất” (khô và lạnh) đôi khi hoạt động giống như kim loại (cứng, đặc và có khả năng chống kéo dãn, cùng với các chất lượng khác). Silica là một trong số đó. Có lẽ, Lavoisier trầm ngâm, một số trái đất thực sự là phân tử oxy và một nguyên tố giống kim loại chưa được khám phá.

Cát trên bãi biển

Vào thời điểm đó, các nhà hóa học không biết làm thế nào để loại bỏ các nguyên tử oxy, những nguyên tử này hình thành liên kết bền chặt với các nguyên tử silicon. Điều đó đã thay đổi vào những năm 1820, khi một nhà hóa học người Thụy Điển tên là Jons Berzelius cuối cùng đã tìm được silicon trong phòng thí nghiệm của mình bằng cách tinh chế nó từ một hợp chất chứa silicon. (Cái nào, và cách anh ta làm, không rõ ràng.) Bước đột phá của Berzelius đến quá muộn để Lavoisier, người đã qua đời năm 1794, thấy những suy đoán của ông được chứng minh là đúng.

4. Silica là hợp chất thông dụng nhất của silicon. 
Còn được gọi là silicon dioxide, phân tử này bao gồm một nguyên tử silicon và hai nguyên tử oxy (SiO₂). Hầu hết những gì chúng ta gọi là silic thực sự là silica, được tìm thấy trong cả khoáng chất và thực vật. Nhiều loài thực vật tạo ra các cấu trúc vi mô độc đáo được gọi là phytoliths bằng cách sử dụng silica mà chúng hấp thụ từ đất. Các nhà khoa học không chắc tại sao: Chúng có thể bảo vệ chống lại tác hại vi mô hoặc cung cấp hỗ trợ cấu trúc, hoặc có thể chúng chỉ là một cách để thực vật sử dụng thêm silica.

Phytoliths tồn tại rất lâu sau khi thực vật phân hủy, điều này có thể làm sáng tỏ lịch sử sâu sắc của một khu vực — ví dụ: cho dù đó từng là rừng hay đồng cỏ, hay cách con người sử dụng cảnh quan. Dan Cabanes , một chuyên gia về phytolith và nhà nhân chủng học tại Đại học Rutgers, đã sử dụng phytolith để tìm hiểu cách người Neanderthal làm nhà trong một hang động ở miền bắc Tây Ban Nha, tạo ra một khu vực ngủ với thảm cỏ mà họ sử dụng nhiều lần. Và bởi vì phytolith sống sót sau khi đốt cháy, “chúng tôi có thể nghiên cứu cách chúng tạo ra lửa hoặc loại thức ăn mà chúng đã tiêu thụ,” Cabanes nói với Mental Floss.

Tuy nhiên, bức tranh không phải lúc nào cũng hoàn hảo, bởi vì đôi khi hai loài thực vật khác nhau tạo ra các phytolith có hình dạng giống nhau — và một số loài thực vật không tạo ra chúng.

5. Là thành phần chính của các loại đá đẹp

Các loại đá quý tuyệt đẹp như thạch anh tím, mã não và mã não đều được làm từ silica. Trong mỗi tảng đá, các phân tử silica được sắp xếp theo dạng hình học 3D lặp lại được gọi là cấu trúc tinh thể. Sự sắp xếp khác nhau, cũng như các tạp chất nhỏ trong đá, mang lại cho mỗi loại đá quý vẻ ngoài độc đáo của nó.

Đá thạch anh

6. Silica cũng tạo nên thành tế bào của tảo cát, một loại tảo được tìm thấy trên khắp thế giới. Tảo cát, có nhiều hình dạng đẹp mắt, có thể sống ở cả nước ngọt và nước mặn. Khi chúng chết đi, thành tế bào của chúng có thể tích tụ lại thành các chất lắng đọng như phấn của "đất tảo cát", mà chúng ta sử dụng trong mọi thứ, từ phân mèo đến kem đánh răng.

Tảo cát sống giúp phục hồi da hư tổn

7. Silicon có thể hoạt động như một chất bán dẫn - một vật liệu không dẫn điện hoàn hảo cũng như không cách điện chống lại nó, mà nằm ở đâu đó ở giữa. Đặc tính này rất quan trọng trong nhiều bộ phận của thiết bị điện tử, nơi bạn muốn có một số quyền kiểm soát dòng điện. Eric Pop, giáo sư kỹ thuật điện tại Đại học Stanford, nói với Mental Floss: “Điều tuyệt vời về chất bán dẫn là bạn có thể điều chỉnh độ dẫn điện của chúng bằng cách thêm các tạp chất. Silicon tinh khiết là một chất cách điện, nhưng nếu bạn 'pha tạp' nó với một lượng nhỏ các nguyên tố khác, chẳng hạn như phốt pho hoặc asen, nó sẽ trở nên dẫn điện tốt hơn.

Các vật liệu khác, bao gồm gecmani hoặc arsenide gali, là chất bán dẫn tốt hơn silicon, nhưng silicon là sự lựa chọn phổ biến nhất trong các nhà sản xuất điện tử (tập trung ở phía nam San Francisco vào những năm 1970 đã lấy cảm hứng cho cái tên "Thung lũng Silicon"). Nó rẻ, có ở khắp mọi nơi, và bởi vì nó thích bị oxy hóa rất nhiều, nó có thể tạo ra lớp cách nhiệt một cách thuận tiện khi tiếp xúc với không khí.

Thung lũng Silicon

8. Các kỹ sư như Pop đang tìm kiếm vật liệu thay thế silicon trong thiết bị điện tử của chúng tôi để giúp bắt kịp nhu cầu về máy tính nhanh hơn. Pop nói: “Silicon giống như chất bán dẫn của Honda Civic. "Nó hoàn thành công việc, nhưng không nhanh lắm." Tuy nhiên, Pop cho rằng ngay cả khi đọ sức với các vật liệu cao cấp, silicon sẽ không biến mất hoàn toàn, nhờ giá thành rẻ.

9. Nhiều vật liệu xây dựng thông thường dựa trên các chất có chứa silic. Khoáng sét, chứa silic, được sử dụng để làm gạch, cũng như xi măng Portland, sau đó được sử dụng làm chất kết dính trong bê tông.

10. Khi Buzz Aldrin và Neil Armstrong trở thành những người đầu tiên đi bộ trên Mặt trăng, vào năm 1969, họ đã để lại một vài thứ trên bề mặt ngoài dấu chân của mình. Một là đĩa silicon nhỏ, ghi thông điệp của các nhà lãnh đạo của 73 quốc gia, từ Afghanistan đến Zambia. Đĩa được đặt bên trong một hộp nhôm bảo vệ và được cất trong một chiếc túi nhỏ cùng với một vài vật dụng khác. Silicon được bầu là người đưa thông điệp chính thức vì nó có thể chịu đựng được phạm vi nhiệt độ khổng lồ trên Mặt trăng. Tuy nhiên, chiếc đĩa gần như không thành công: Aldrin đã quên hết chuyện trong chiếc túi, nhét vào túi trong tay áo của bộ đồ vũ trụ, và anh đã ở trên thang lên tàu vũ trụ khi Armstrong nhắc anh về điều đó. Aldrin ném chiếc túi lên Mặt Trăng.