Kemija

Gallium arseniuro struktura, lastnosti, uporabe, tveganja

Gallium arseniuro struktura, lastnosti, uporabe, tveganja

On Gallium arseniuro Anorganska spojina, ki jo tvori atom galičnega elementa (GA) in arzena atoma (AS). Njegova kemična formula je Gaas. To je temno siva trdna snov, ki lahko predstavlja zelenkasto modri kovinski sijaj.

Nanostrukture te spojine so bile pridobljene s potencialom za različne uporabe na številnih področjih elektronike. Pripada skupini materialov, imenovanih spojin III-V za lokacijo njegovih elementov v kemični periodični tabeli.

Nanostrukture Gaas. Januar.Org/licence/by-sa/4.0. Vir: Wikimedia Commons.

Gre za polprevodniški material, kar pomeni, da lahko elektrika vodi le pod določenimi pogoji. Široko se uporablja v elektronskih napravah, kot so tranzistorji, GPS, LED luči, laserji, tablični računalniki in pametni telefoni.

Ima značilnosti, ki omogočajo enostavno absorpcijo svetlobe in njegovo električno energijo. Zato se uporablja v sončnih celicah satelitskih in vesoljskih vozil.

Omogoča ustvarjanje sevanja, ki prodira v različne materiale in tudi žive organizme, ne da bi pri tem povzročili škodo. Preučena je bila uporaba laserskega tipa Gaas, ki regenerira mišično maso, ki jo poslabša strup.

Vendar gre za strupeno spojino in lahko povzroči raka pri ljudeh in živalih. Elektronske ekipe, ki jih zavržejo v smeti, lahko sprostijo nevarno arzen in škodijo zdravju ljudi, živali in okolja.

[TOC]

Struktura

Gallium arseniuro predstavlja razmerje 1: 1 med elementom skupine III periodične tabele in elementom skupine V, zato se imenuje spojina III-V.

Šteje se, da gre za intermetalno trdno snov, sestavljeno iz arzena (AS) in galija (GA) z oksidacijskimi stanji, ki segajo od GA(0)As(0) do ga(+3)As(-3).

Gallium arseniuro kristal. W. Oelen/cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

  • Gallium arseniuro
  • Gallium monoarsers

Lastnosti

Fizično stanje

Temno siva kristalna trdna trdna z zelenkasto modrim ali sivim prahom. Njegovi kristali so kubični.

Gaas kristali. Levo: polirano stran. Desno: groba stran. MaterialScientist pri angleški Wikipedia/cc by-s-s (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0. Vir: Wikimedia Commons.

Molekularna teža

144,64 g/mol

Tališče

1238 ° C

Gostota

5.3176 g/cm3 pri 25 ° C.

Topnost

V vodi: manj kot 1 mg/ml pri 20 ° C.

Kemične lastnosti

Ima hidrat, ki lahko tvori kisle soli. Je stabilen v suhem zraku. V vlažnem zraku zatemni.

S paro, kislinami in kislinskim plinom lahko reagirate tako, da oddajate strupeni plin, imenovan Arsina, Arsano ali arzen hidrid (Ash3). Reagira z bazami, ki oddajajo vodikov plin.

Napada ga koncentrirana klorovodikova kislina in halogeni. Ko je staljen, kremen napade. Če je navlažen, daje vonj česna in če se ogreje, dokler njegova razpadanje ne oddaja zelo strupenih plinov arzena.

Vam lahko služi: cinkov kromat: struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Druge fizikalne lastnosti

Gre za polprevodniški material, ki pomeni, da se lahko obnaša kot električni prevodnik ali kot izolator tega, odvisno od pogojev, na katere je predloženo, kot so električno polje, tlak, temperatura ali sevanje, ki ga prejme.

Elektronski pasovi

Ima energijsko vrzel širino 1.424 eV (Electronvolts). Energetska širina vrzeli, prepovedana skupina ali vrzel (angleščina BandGap) je prostor med elektroni atoma.

Večja kot je širina energijske vrzeli, večja je energija, ki jo elektroni potrebujejo za "skok" na naslednjo plast in naredijo polprevodnik v prevodno stanje.

GAAS ima energijsko širino vrzeli kot silicij, zaradi česar je zelo odporen na sevanje. Je tudi neposredna širina vrzeli, zato lahko oddaja svetlobo učinkoviteje kot silicij, katerega širina vrzeli je posredna.

Pridobivanje

Lahko dobimo s prehodom plinske mešanice vodika (h2) in arzen na galijevem oksidu (III) (GA2Tudi3) pri 600 ° C.

Pripravimo ga lahko tudi z reakcijo med galijevim kloridom (III) (GACL3) in arzenov oksid (kot2Tudi3) pri 800 ° C.

Uporaba v sončnih celicah

Gallium arseniuro se v sončnih celicah uporablja od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, saj ima izjemne fotovoltaične značilnosti, ki dajejo prednost pred drugimi materiali.

Pri pretvorbi sončne energije v električno energijo deluje bolje kot silicij, saj v visokih toplotnih pogojih ali malo svetlobe zagotavlja več energije, dva skupna pogoja, ki podpirata sončne celice, kjer se spreminjajo v razsvetljavi in ​​temperaturni ravni.

Nekatere od teh sončnih celic se uporabljajo v avtomobilih, ki delujejo s sončno energijo, vesoljskimi vozili in sateliti.

Gaas sončne celice v majhnem satelitu. Združena država mornariška akademija / javna domena. Vir: Wikimedia Commons.

Prednosti GAAS za to aplikacijo

Je odporen na vlago in ultravijolično sevanje, zaradi česar je bolj trpežen za okoljske razmere in vam omogoča, da ga uporabljate v vesoljskih aplikacijah.

Ima koeficient nizkega temperature, zato pri visokih temperaturah ne izgubi učinkovitosti in se upira visokim nakopičenim odmerkom sevanja. Poškodovane poškodbe lahko odstranite z zmerno na samo 200 ° C.

Ima visok koeficient absorpcije fotonov svetlobe, tako da ima visoko zmogljivost z malo svetlobe, to je, da izgubi zelo malo energije, ko je slaba osvetlitev sonca.

Vam lahko služi: ionska povezava: značilnosti, kako se oblikuje, in primeriSončne celice GAAS so celo učinkovite v prisotnosti majhne svetlobe. Avtor: Arek Socha. Vir: Pixabay.

Proizvaja več energije na enoto površine kot katera koli druga tehnologija. To je pomembno, kadar je na voljo majhna površina, kot so letala, vozila ali majhni sateliti.

Je prožen in material z majhno težo, ki je učinkovit, tudi če se uporablja v zelo tankih plasteh, zaradi česar je sončna celica zelo lahka, prilagodljiva in učinkovita.

Sončne celice za vesoljska vozila

Vesoljski programi uporabljajo sončne celice GAAS že več kot 25 let.

Kombinacija GAA z drugimi nemškimi, indijskimi in fosforjevimi spojinami je omogočila pridobivanje zelo visoke učinkovitosti sončnih celic, ki se uporabljajo v vozilih, ki raziskujejo površino planeta Marsa.

Umetniška različica raziskovalca radovednosti na Marsu. Ta artefakt ima sončne celice Gaas. NASA / JPL-CALTECH / PUB Domena. Vir: Wikimedia Commons.

GAOS prikrajšanost

To je zelo drag material v primerjavi s silicijem, ki je predstavljal glavno oviro za njegovo praktično izvajanje v kopenskih sončnih celicah.

Vendar se metode preučujejo za uporabo v izjemno tankih plasteh, kar bo zmanjšalo stroške.

Uporabite na elektronskih napravah

GAAAS ima več namenov v različnih elektronskih napravah.

V tranzistorjih

Transistorji so elementi, ki služijo za ojačanje električnih signalov in odpiranja ali zapiranja, med drugim.

GAAAS, ki se uporablja v tranzistorjih.

Gaas tranzistor, ki se je uporabljal za ojačanje moči. EPOP / CC0. Vir: Wikimedia Commons.

V GPS

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je uporaba te spojine omogočila miniaturizacijo receptorjev globalnega sistema za pozicioniranje ali GPS (kratica za angleščino Globalni sistem pozicioniranja).

Ta sistem omogoča določitev položaja predmeta ali osebe po celotnem planetu s natančnostjo centimetrov.

Gallium arseniuro se uporablja v sistemih GPS. Avtor: Foundry Co. Vir: Pixabay.

Na optoelektronskih napravah

GAAS filmi, pridobljeni pri razmeroma nizkih temperaturah.

Njegova neposredna energetska vrzel je primeren za uporabo v tej vrsti naprav. So naprave, ki električno energijo preoblikujejo v sijočo energijo ali obratno, kot so LED, laser, detektor, svetlobne diode itd.

Vam lahko služi: hibridizacija ogljika: koncept, vrste in njihove značilnostiLED luč Lantern. Vsebuje lahko Gallium arseniuro. Avtor: Hebi B. Vir: Pixabay.

V posebnem sevanju

Lastnosti te spojine so spodbudile njegovo uporabo za ustvarjanje sevanja s frekvencami terahercio, ki so sevanje, ki lahko prodre v vse vrste materialov, razen kovin in vode.

Sevanje terahercio, ker neioniziranje, se lahko uporabi pri pridobivanju medicinskih slik, saj ne poškoduje tkanine organizma ali povzroči spremembe v DNK, kot so x -roji.

Te sevanja bi omogočile tudi odkrivanje skritega orožja pri ljudeh in prtljagi, lahko uporabimo pri metodah spektroskopske analize v kemiji in biokemiji in bi lahko pomagalo odkriti skritih umetniških del v zelo starih konstrukcijah.

Potencialno zdravljenje

Vrsta laserja Gaas se je izkazala za koristno za izboljšanje regeneracije mišične mase, poškodovane zaradi vrste kačjega strupa pri miših. Vendar so potrebne študije, da se ugotovi njena učinkovitost pri ljudeh.

Različne ekipe

Uporablja se kot polprevodnik v magiterskih napravah, termistorjih, kondenzatorjih, fotoelektronskem prenosu podatkov na optično vlakno, mikrovalovne pečice, integrirana vezja, ki se uporabljajo v napravah za satelitske komunikacije, radarske sisteme, pametne telefone (4G tehnologija) in tabličnih računalnikov.

Elektronska vezja pametnih telefonov lahko vsebujejo GAAS. Avtor: Arek Socha. Vir: Pixabay.

Tveganja

Je izjemno strupena spojina. Dolgotrajna izpostavljenost ali večkrat na ta material povzroči poškodbe telesa.

Simptomi izpostavljenosti lahko vključujejo hipotenzijo, srčno popuščanje, napade, hipotermijo, paralizo, dihalno edem, cianozo, cirozo jeter, poškodbe ledvic, hematurijo in levkopenijo, med mnogimi drugimi.

Lahko povzroči rodnost raka in poškodbe. Je strupen in rakotvoren tudi za živali.

Nevarni odpadki

Vse večja uporaba GAA na elektronskih napravah je vzbudila zaskrbljenost glede cilja tega gradiva v okolju in njegovih potencialnih tveganjih za javno in okoljsko zdravje.

Obstaja latentno tveganje za osvoboditev arzena (strupena in strupena.

Nekatere študije kažejo, da so pogoji pH in oksidencije na smetišča pomembni za korozijo sproščanja GAAS in arzena. PH 7,6 in nizka normalna atmosfera kisika se lahko sprosti do 15% tega strupenega metaloida.

Elektronske opreme ne smete zavreči v smeti, ker lahko Gaas sprosti strupeno za arzen. Avtor: Inesby. Vir: Pixabay.

Reference

  1. Ali.S. Nacionalna knjižnica medicine. (2019). Gallium arsenid. Okrevano od PubChema.NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov.
  2. Choudhury, s.Do. et al. (2019). Kovinske varovanja za sončne celice. V nanomaterialih za aplikacije sončnih celic. Okrevano od Scientirect.com.
  3. Ramos-Ruiz, a. et al. (2018). Gallium arsenid (GAAS) Izpiranje vedenja in sprememb površinske kemije kot odziv na pH in ali2. Upravljanje odpadkov 77 (2018) 1-9. Okrevano od Scientirect.com.
  4. Schlesinger, t.In. (2001). Gallium arsenid. V enciklopediji materialov: znanost in tehnologija. Okrevano od Scientirect.com.
  5. Mylvaganam, k. et al. (2015). Trdi tanki filmi. Gaas film. Lastnosti in proizvodnja. V antiabrazivnih nanocoalih. Okrevano od Scientirect.com.
  6. Svinec, d.R. (Urednik) (2003). Priročnik za kemijo in fiziko CRC. 85th CRC Press.
  7. Elinoff, g. (2019). Gallium Arsenide: še en igralec v tehnologiji polprevodnikov. Okrevano od alboutcirkusov.com.
  8. Silva, l.H. et al. (2012). GAAS 904-NM lasersko obsevanje izboljša okrevanje miofibra. Lasers Med Sci 27, 993-1000 (2012). Povezava je bila obnovljena.Springer.com.
  9. Lee, s.-M. et al. (2015). Sončne celice z visoko zmogljivostjo ultratin GAAS omogočene s heterogeno integriranimi dielektričnimi periodičnimi nanostarami. ACS nano. 2015 27. oktober; 9 (10): 10356-65. NCBI si je opomogel.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov.
  10. Tanaka, a. (2004). Toksičnost indijevega arsenida, galijevega arsenida in aluminijevega galijevega arsenida. Farmakol Toxicol Appl. 2004 1. avgust; 198 (3): 405-11. NCBI si je opomogel.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov.