خواص شگفت انگیز فلز گالیوم

گالیوم یک عنصر سفید- نقره ای کمیاب است که با آن می توان یک شعبده بازی بسیار شگفت انجام داد: در دمای اتاق گالیوم یک جامد فلزی درخشنده است که آلومینیوم خالص را بیاد می آورد. اما اگر آن را به مدت چند دقیقه در دست بگیرید شروع به ذوب شدن می کند.

بله! دمای ذوب گالیوم حدود 30 درجه سانتی گراد است که از دمای بدن پایین تر می باشد. در شکل مایع خود بسیار شبیه جیوه است. لیکن گالیوم سمی نیست بنابراین حمل و نقل آن بسیار بی خطرتر از جیوه است.

اما گالیم تنها بکار چشم بندی نمی آید، بلکه یکی از اجزای اساسی لامپ های LED و از جمله مواد نیمه هادی بکار رفته در ریزتراشه های قدرتمند گوشی های همراه هوشمند است. تنها چیزی که باعث شده گالیم قادر به تسخیر دنیای الکترونیک نباشد، کمیابی و گرانقیمت بودن آن نسبت به سیلیکون است.

گالیم خالص در طبیعت یافت نمی شود بلکه باید آن را از مواد معدنی مانند بوکسیت طی یک فرایند شیمیایی چند مرحله ای استخراج کرد. فراوانی آن در پوسته زمین حدود 19 جزء در میلیون است (در مقام مقایسه فراوانی سیلیسیم حدود 282 هزار جزء در میلیون است).

سالها قبل از این که یک دانشمند فرانسوی به نام بوآز بودران این عنصر را در 1875 کشف کند، شیمیدان بزرگ روسی دمیتری مندلیف وجود آن را پیش بینی کرده بود. مندلیف که به نام پدرجدول تناوبی عناصر خوانده می شود به وجود یک جای خالی در زیر عنصر آلومینیوم در حدول تناوبی پی برده بود که با آلومینیوم خواص مشترک زیادی داشته لیکن ساختمان اتمی متفاوتی با آن دارد. بنابراین او نام شبه آلومینیوم را بر این عنصر کشف نشده نهاد. پیش بینی مندلیف درست بود و معلوم شد که گالیم چیزی مابین یک فلز و یک غیر فلز است که آن را برای صنعت الکترونیک مدرن ایده آل می سازد.

با وجودی که گالیم در 30 درجه سانتی گراد ذوب می شود، تا دمای 3999 درجه مایع باقی مانده و سپس در این دما به جوش می آید. بنابراین بین تمامی عناصر گالیوم دارای طولانی ترین فاز مایع در طی فرایند گرمایش است. گالیم یک رسانای متوسط جریان الکتریکی است و خواص نیمه هادی آن بسیار بهتر از سیلیسیم است. لیکن یک ماده نیمه هادی مبتنی بر گالیم آرسناید قیمتی هزار برابر یک ویفر سیلیکونی دارد. گالیم آرسناید در تراشه های کامپیوتری مورد استفاده در سامانه های راداری خودروهای مدرن بکار می رود. نسل پنجم مخابرات تا حد زیادی مبتنی بر این عنصر کمیاب است.

منبع: https://science.howstuffworks.com/gallium.htm