Kas yra Speiss?

Speiss yra gryno vario, švino ar kito metalo išgavimo iš nešvarios formos šalutinis produktas. Jį dažniausiai sudaro geležis ir arsenas su nedideliais kiekiais kitų mineralų. Naudojamas nešvarių šaltinių metalų mišinys vadinamas rūda, o šio gavybos proceso mokslas vadinamas metalurgija. Seniausia metalurgijos forma apima rūdos „lydymą“ gavybai. Ši technika buvo praktikuojama tūkstančius metų ir vis dar paplitusi šiandien.

Metalui lydyti darbuotojas sujungia neapdorotas metalo rūdas su priedais ir aukštakrosnėje įkaitina jas iki labai aukštos temperatūros. Temperatūra yra labai kruopščiai kontroliuojama ir pagrįsta nepageidaujamos medžiagos lydymosi temperatūra krosnyje. Kai mišinys pakankamai karštas, priedai susijungia su priemaišomis, natūraliai randamomis rūdoje. Kadangi visos šios surištos cheminės medžiagos turi skirtingą svorį ir virimo temperatūrą, aukštakrosnės viduje jos natūraliai išsiskiria skirtingais sluoksniais. Tada juos galima pašalinti, o likusi medžiaga yra labai grynas metalas.

Kai metalas ir jo priemaišos yra šio sluoksniuoto karšto skysčio pavidalu, tai vadinama išlydyta faze. Speiss, paprastai sudarytas iš geležies arsenido, išlydymosi fazės metu pakyla šalia viršaus ir gali būti pašalintas kartu su kitais nepageidaujamais sluoksniais. Kai kuriuose iš šių sluoksnių esanti medžiaga bus naudojama kitame procese likusiems naudingiems metalams išgauti. Kai kurie sluoksniai bus atmesti. Iki praėjusio šimtmečio speiss buvo dažniausiai išmestas, nes žmonės nemanė, kad jis turi kokių nors naudingų pramoninių tikslų.

Šis įsitikinimas pasikeitė, kai buvo nustatyta, kad speiss yra labai naudingas puslaidininkių gamyboje. Šiandien daugelis buitinės elektronikos, tokios kaip kompiuteriai, telefonai ir televizoriai, naudoja puslaidininkius. Jie taip pat yra svarbi saulės elementų sudedamoji dalis, nes jie gali paversti šviesos energiją į elektros energiją.

Puslaidininkio tranzistorių papildymas speiss leidžia puslaidininkiui būti daug laidesniam. Šis procesas vadinamas dopingo tranzistoriais. Padidėjęs laidumas labai pagerina puslaidininkių naudingumą ir leidžia jiems būti daug mažesniems.

2008 m. buvo atrasta, kad geležies arsenido speisas gali būti naudojamas ir efektyvesniems superlaidininkams gaminti. Superlaidininkai tiekia pastovią srovę beveik neprarandant energijos, tačiau paprastai tai gali padaryti tik esant labai žemai temperatūrai. Kai superlaidininkas naudoja geležies arsenidą, jis gali veikti esant temperatūrai, kuri yra artimesnė įprastai kambario temperatūrai. Šis procesas vis dar nėra visiškai suprantamas mokslininkų ir šiuo metu yra tiriamas. Superlaidininkai dar nenaudojami namuose, tačiau naudojami laboratorijose.
Kadangi speiss yra toks įprastas ir naudingas pramoninis šalutinis produktas, jis ir toliau bus randamas grandinių plokštėse. Tikėtina, kad jis taip pat aprūpins daugiau elektronikos, nes saulės kolektorių populiarumas auga. Atsižvelgiant į našumo patobulinimus, kuriuos jis parodė tyrimų nustatymuose, speiss gali būti naudojamas pirmame komerciškai prieinamame superlaidininke.