مواد شیمیایی و دنیای الکترونیک و کامپیوتر
برخی از مردم از خود سوال می کنند که مواد شیمیایی چگونه می توانند در الکترونیک استفاده شوند؟ کامپیوتر، تلفن همراه، تلویزیون و توستر چه مشترکاتی دارند؟ واقعیت این است که بدون شیمی و مواد شیمیایی، آنها کار نمی کنند!
شیمی در همه جا در الکترونیک وجود دارد، اما حقایق بسیار جالبی وجود دارد که خیلی ها حتی برخی شیمیدان ها از وجود آن اطلاعی ندارند! در این مقاله نگاهی به برخی از این حقایق خواهیم داشت تا از این پس اگر به یک فروشگاه مواد شیمیایی وارد شدید، دیدی متفاوت نسبت به اطراف خود داشته باشید. پس اگر می خواهید در مورد ارتباط شیمی و الکترونیک بیشتر بدانید با خواندن این مقاله همراه ما باشید.
از کشف الکترون ها تا فناوری های مدرن
فناوری الکترونیک در دهههای اخیر متحول شده است و شما نمیتوانید بدون رایانه، تبلت یا گوشی هوشمند کار کنید. این تجهیزات ممکن است پیچیده به نظر برسند، اما همه آنها بر روی برخی از اصول اولیه علمی کار می کنند که اگر به نحوه استفاده از شیمی در الکترونیک نگاه کنیم می توانیم آنها را درک کنیم. در اینجا چیزهای شگفت انگیز دیگری وجود دارد که ممکن است قبلاً نمی دانستید.
به عنوان مثال، اولین دانشمندی که الکترون ها را کشف کرد، سر جوزف جان جی جی تامسون بود که وجود آنها را از طریق آزمایشات پرتو کاتدی که در آن الکتریسیته با فشار کم از گاز عبور می کرد، نشان داد. او بعداً جایزه نوبل را برای کشف خود دریافت کرد و نتایج خود را در مورد پرتوهای کاتدی در سال 1884 منتشر کرد – سه سال قبل از تولد تامپسون!
ساختار اتمی نیمه هادی ها
نیمه هادی ها موادی هستند که دارای شکاف نواری هستند. این نشان می دهد که برخی متخصصین ممکن است از آنها به عنوان ترانزیستور (عناصر ساختمان الکترونیک جدید) استفاده کنند. نیمه هادی ها بسته به ترکیب شیمیایی خود می توانند دارای شکاف نواری مثبت یا منفی باشند.
به عنوان مثال، ژرمانیوم دارای شکاف نواری منفی است، به این معنی که الکترون ها را بهتر از رسانایی حفره ها هدایت می کند. سیلیکون دارای شکاف نواری مثبت است و حفره ها را بهتر از الکترون ها هدایت می کند. این رفتار به ما اجازه می دهد از این عناصر ترانزیستور بسازیم!
شیمی چگونه در الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد؟
رشته شیمی بسیاری از رایج ترین دستگاه ها و مواد الکترونیکی امروزی را تولید کرده است، از جمله سیلیکون، که تقریباً تمام تراشه های مدرن را تشکیل می دهد. و نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) که برای تولید مانیتور کامپیوتر و صفحه نمایش تلفن همراه استفاده می شود.
بسیاری از چیزهایی که انسان لمس می کند شامل برخی اجزای الکترونیکی است. برخی از اجزاء کوچک هستند، مانند تراشه های کامپیوتر، برخی دیگر به اندازه یک اتاق پر از تجهیزات هستند. هر چیزی که برق را ذخیره می کند یا استفاده می کند، از توستر گرفته تا یک دستگاه تهویه هوا، شامل بسیاری از وسایل الکترونیکی مختلف است. زندگی مدرن بدون آنها غیرقابل تصور خواهد بود. پس چگونه این همه فناوری کار می کند؟ همه چیز از شیمی شروع می شود!
در واقع، تخمین زده می شود که ۷۰ درصد از مردم حداقل یک دستگاه الکترونیکی را در حال حاضر با خود حمل می کنند!
نقش اسیدها در الکترونیک ! اسید سولفوریک
اکثر مردم تصور درستی از اسیدها ندارند و آنها را تنها ماده هایی برای تخریب ارزیابی میکنند. یکی از این موارد اسید سولفوریک است که در صنعت دارای کاربردهای فراوانی است. شاید جالب باشد که بدانید اسید سولفوریک در صنعت الکترونیک هم دارای جایگاه خوبی است و به عنوان مثال می توان به موارد زیر اشاره کرد
تولید باتریها: اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت در باتریهای اسیدی مانند باتریهای سرب-اسید استفاده میشود. این باتریها در خودروها، UPS و سایر تجهیزات الکترونیکی کاربرد دارند.
تمیزکاری و اچینگ: اسید سولفوریک برای تمیز کردن سطوح فلزی قبل از پوششدهی یا لحیمکاری استفاده میشود. همچنین در فرآیند اچینگ بردهای مدار چاپی برای ایجاد الگوهای مورد نظر به کار میرود.
تولید مواد شیمیایی مورد استفاده در الکترونیک: اسید سولفوریک در تولید بسیاری از مواد شیمیایی مورد استفاده در صنعت الکترونیک مانند اسید فلوئوریدریک، کلرید آهن و سولفات مس به کار میرود.
تولید نیمهرساناها: اسید سولفوریک در برخی مراحل تولید نیمهرساناها مانند تمیزکاری و اچینگ سطوح سیلیکون استفاده میشود.
تراشه های سیلیکونی همه جا هستند
با وجود فراگیر بودن این مدل از تراشه ها، بسیاری از مردم نمی دانند که چگونه سیلیکون و نیمه هادی ها در الکترونیک به کار گرفته می شوند. تعداد دستگاه های مبتنی بر سیلیکون به طور تصاعدی افزایش یافته است: در سال 1962، یک تراشه حاوی 42 ترانزیستور بود. تا سال 2014، این تعداد بیش از 4 میلیارد بود.
از آنجایی که چیپست ها با گذشت زمان کوچکتر و ارزان تر شده اند، مصرف ما به طرز چشمگیری افزایش یافته است. اکثر آمریکاییها امروز سه برابر پنج سال پیش دارای دستگاههای الکترونیکی هستند و این دستگاهها 24 ساعت در روز برق مصرف میکنند!
مواد شیمیایی باعث می شود محصولات الکترونیکی ما بهتر کار کنند
ما هر روز از محصولات زیادی استفاده می کنیم و همه آنها برای کار کردن به انرژی الکتریکی نیاز دارند. اغلب مردم به این فکر نمی کنند که این محصولات چگونه کار می کنند یا اجزای اصلی آنها چیست. با این حال، مواد شیمیایی زیادی در کارکرد این دستگاه ها نقش دارند و مورد استفاده قرار میگیرند که اکثر مردم انتظار ندارند. برخی از محصولات متداول که به شیمی متکی هستند عبارتند از تلویزیون، رایانه، تلفن همراه و حتی ضربان ساز!
کشف مواد جدید – عناصر و ترکیبات
آیا کسی می خواهد یاد بگیرد که شیمی چگونه در الکترونیک استفاده می شود؟ اگر چنین است، سیلیکون و اکسیژن دی اکسید سیلیکون را تشکیل می دهند که بیشتر چیزی را که ما به عنوان شیشه می شناسیم تشکیل می دهد. تولید کنندگان شیشه می توانند ترکیبات عناصر مختلف را برای ایجاد مواد جدیدی که به طور طبیعی وجود ندارند یا خواص منحصر به فردی دارند ترکیب کنند. لامپ LED مدرن (دیود ساطع کننده نور) با ترکیب گالیم و آرسنیک به یک ماده منحصر به فرد ساخته شده است که نور مایل به آبی از خود میتابد.
سخن پایانی
دنیای امروز دنیای سرعت و رقابت است. دنیایی که تکنولوژی ها با سرعتی باور نکردنی در حال ارتقاع و افزایش راندمان خود هستند و هر روز به فکر بهبود عملکرد خود می باشند و مواد شیمیایی نقش بسازی در افزایش سرعت تکنولوژی خواهد داشت. محققین با پیدا کردن خواص عناصر موجود در طبیعت و به خدمت گرفتن خواص بی نظیر آنها گامها را هر چه سریعتر به سوی جهانی فرا مدرن بر خواهند داشت. در این راستا شایسته است بیش از پیش به علم زیبای شیمی و محققین و اساتید این حوزه بها داده شود تا کشور از قطار پر سرعت علم و فناوری جا نماند.
