Кремний (Si) является вторым по степени распространённости элементом на поверхности Земли (после кислорода), который окружает нас повсюду в виде песка, строительного кирпича, стекла и так далее. Около 27% земной коры – это кремний. Он заслужил особое внимание у сельского хозяйства в течение последних лет из-за благотворного воздействия на некоторые культуры. В настоящее время удобрение кремнием рассматривается в качестве альтернативы в борьбе с биотическим и абиотическим стрессом сельскохозяйственных культур во всём мире.
В природе он обычно не встречается в чистом виде, но связанный с молекулой кислорода в виде двуокиси кремния – кремнезём. Кварц, основное составляющее песка, представляет собой некристализованный кремнезём.
Кремний – это металлоид, элемент, который находится между металлом и неметаллом, обладая свойствами и тех, и других. Он является полупроводником, что означает, что кремний проводит электричество. Однако, в отличие от типичного металла, электропроводимость кремния улучшается при повышении температуры.
Впервые этот элемент был выведен шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом в 1824 году, который, по данным химического наследия, так же обнаружил церий, селен и торий. Сегодня кремний является ведущим компонентом высокотехнологичного производства: в качестве полупроводника его используют для изготовления транзисторов, которые являются основой электроники, начиная от радиоприёмников, заканчивая iPhone. Кремний так или иначе используется в солнечных батареях и компьютерных чипах. Согласно Национальной лаборатории им. Лоуренса Ливермора, для превращения кремния в транзистор, его кристаллическая форма «разбавляется» небольшим количеством других элементов, таких как бор или фосфор. Эти микроэлементы связываются с атомами кремния, высвобождая электроны для перемещения по всему материалу.
Современные исследования в области кремния кажутся чем-то наподобие научной фантастики: в 2006 году учёные заявили о создании компьютерного чипа, который объединяет кремниевые компоненты с клетками мозга. Таким образом, электрические сигналы из клеток головного мозга могут быть переданы электронному кремниевому чипу, и наоборот. Цель – со временем создать электронное устройство для лечения неврологических расстройств.
На кремний так же возлагаются надежды по созданию сверхтонкого лазера, так называемого nanoneedle, который может использоваться для более быстрой и эффективной передачи данных, нежели традиционные оптические кабели.
Знали ли вы, что...
-
Высадившиеся на Луну астронавты в 1969 году оставили белый мешочек, в котором содержится кремниевый диск размером больше, чем долларовая монета. На диске записано 73 сообщения из разных стран с пожеланиями добра и мира.
-
Кремний (silicon) – не то же самое, что силикон (silicone). Последний делается из кремния с кислородом, углеродом и водородом. Данный материал прекрасно переносит высокие температуры.
-
Силикон может быть опасным для здоровья. Вдыхая в течение длительного периода времени, человек может «заработать» болезнь лёгких, известную как силикоз.
-
Нравится характерное переливание опала? Такой узор образуется благодаря кремнию. Драгоценный камень представляет собой форму кремнезёма, связанного с молекулами воды.
-
Силиконовая долина получила своё название от кремния, который используется в компьютерных чипах. Само название впервые появилось в 1971 году в газете «Electronic News».
-
Более 90% земной коры состоит из силикатосодержащих минералов и соединений.
-
Пресноводные и океанические диатомовые водоросли вбирают кремний из воды для построения клеточных стенок.
-
Кремний имеет важное значение в производстве стали.
-
Кремний имеет более высокую плотность, когда находится в жидкой форме, нежели в твёрдом состоянии.
-
Большая часть мирового производства кремния идёт на создание сплава, известного как ферросилиций, который содержит железо.
-
Лишь небольшое количество биоорганизмов на Земле имеют потребность в кремнии.
Кремний повышает устойчивость растений к засухе и задерживают процессы увядания у некоторых из них, которые не поддаются своевременному орошению. Кроме того, способствует прочности стебля: рис и пшеница с дефицитом кремния имеют более слабые стебли, которые легко разрушаются под воздействием ветра или дождя. Установлено так же, что кремний повышает устойчивость некоторых видов растений к поражению грибком.