درجة انصهار السيليكون

تنتشر الرمال على مستوى الوطن العربيّ، وتشكّل معظم كتلة اليابسة على الأرض، ولكنها ظلت حتى وقت قريب، مجرد جبال وصخور ليس لها قيمة تطبيقية تذكر، إلا القليل من الاستخدامات البدائية، كمواد البناء.

وعندما تمّ اكتشاف السليكون، وهو المشتق الرئيسيّ من السيليكا (الرمل)، أصبح له دور كبير في صناعة الرقائق الإلكترونية، والتي أحدثت طفرة كبيرة في التقدم التكنولوجيّ على وجه العموم، ولكي تتمّ الاستفادة من السيليكون، فلا بد من صهره أولًا، ودرجة انصهار السيليكون هي موضوع مقالنا، فتابعونا.

السيليكون في الطبيعة

يوجد السيليكون في الطبيعة بوفرة كبيرة جدًا، ويتمّ تحضيره صناعيًا، بتسخين الرمل مع الكربون، حتى درجة 2200°م، ويرمز له كيميائيًا بالرمز Si، والعدد الذري له 14، وله بريق معدنيّ لامع، ولا يتوافر السيليكون في الطبيعة بصورة نقيّة منفردة، ولكنه يوجد على هيئة أحد مركبات السيليكا SiO2. وهو المكوّن الأساسيّ للرمل في الطبيعة، ويوجد بكثرة في القشرة الأرضيّة، على هيئة بلورات صخريّة، والكوارتز، والصوان، وقد سمي بهذا الاسم اشتقاقًا من المصطلح اللاتيني Silex.

اكتشاف السيليكون

كان العالم الكيميائيّ جيكوب بيرزليوس، يجري بعض تجاربه باستخدام البوتاسيوم وثاني أكسيد السيليكا، فلاحظ أنه عند تسخين هذا المركب، نتج عنصر ثالث، يمتاز بالبريق واللمعان، فقام باستبدال البوتاسيوم بعنصر الكربون، ثم رفع درجة حرارة المركب إلى 2200° م، فنتج السيليكون بصورته النقيّة، وكان ذلك في عام 1824م.

انصهار السيليكون

توجد المواد في الطبيعة على أحد صورها الثلاث، الصلبة، أو السائلة، أو الغازية، ولكن تحتاج المادة إلى ظروف خاصة؛ لتحويلها من صورة إلى أخرى، كرفع درجة حرارتها، وتوجد مادة السيليكون في حالتها الصلبة في درجة حرارة الغرفة، ولكي يتمّ تحويلها إلى الحالة السائلة، يجب تسخينها حتى درجة 1414° م، ولكنها تغلي عند درجة 3265° م، وتمتاز مادة السيليكون بكثافة عالية؛ حيث تبلغ درجة كثافتها عند درجة حرارة 25°م، )2.3296 لكل سنتيمتر مكعب).

استخدامات السيليكون

من الناحية الفيزيائّية ينتمي السيليكون إلى أشباه الموصلات الكهربائيّة، وهذه ميزة ينفرد بها السيليكون؛ حيث يقع بين المواد رديئة التوصيل الكهربائيّ، والمواد جيدة التوصيل للكهرباء، ومن هنا استغلّ العلماء السيليكون كمادة شبه موصلة للكهرباء، في التحكم في سريان وتدفق كمية الإلكترونات، وكذلك تحديد اتّجاه سريانها.

بل توصلوا إلى ما هو أفضل من ذلك، وهو التحكم في سريان الترددات، وتعديل طولها الموجيّ، داخل مادة السيليكون، فتصدر الموجة من المنبع بتردد أو طول موجيّ معين، ثم يتمّ توجيه تلك الموجة من خلال السيليكون، إلى موجة أخرى ذات تردد معدل، ومكافئ للتردد المطلوب، وفيما يلي نستعرض أهم استخدامات السيليكون في الصناعات الإلكترونية:

الحواسيب الإلكترونية:

يستخدم السيليكون في صناعة الرقائق الإلكترونية- الدوائر المتكاملة- كمكوّن رئيسيّ في مكونات البوردة للحاسب الآلي.

أجهزة الترانزستور:

نقل السيليكون صناعة الأجهزة اللاسلكيّة، كالراديو والتليفزيون، من استخدام أنابيب الكاثود كبيرة الحجم، وعالية استهلاك الطاقة، إلى استخدام دوائر السيليكون، صغيرة الحجم، منخفضة استهلاك الطاقة، رخيصة الثمن؛ فأصبح الراديو والتليفزيون اليوم على حجمهما الصغير والأنيق.

الهاتف المحمول:

نكاد نجزم أنه لولا اكتشاف السيليكون- الدوائر التكاملة- ما كان ظهر الهاتف المحمول بهذا الشكل والإمكانيات العالية.

الخلايا الشمسيّة:

يمتاز السيليكون ذو اللون الغامق، بامتصاص جميع الترددات اللونيّة المنبعثة من الشمس؛ ولذلك فهو جيد الاستخدام في صناعة الخلايا الشمسيّة.

استخدامات السيليكون الأخرى

يمكن صناعة السيليكون على هيئة مرنة، ونظرًا لارتفاع درجة انصهاره، يتم استخدامه في صناعة أدوات الطهي، وقُفّارات المطبخ، ومقابض الأفران عالية الحرارة، وأدوات الطباعة، والكور المطاطيّة، وكذلك يدخل في صناعة بعض مكوّنات السيارات والشحوم، وأيضًا يستخدم كمانع تسريب للمياه في حمامات السباحة، وتركيبات مواسير المياه.

ولا تزال اكتشافات استخدام السيليكون، قيد البحث والتجريب، وعلى أية حال فهو يعتبر حجر زاوية، في كثير من الصناعات الإلكترونية، وغيرها من الصناعات الأخرى.