Štruktúra Gallium Arseniuro, vlastnosti, použitie, riziká

On Gallium arseniuro Anorganická zlúčenina tvorená atómom galského prvku (GA) a atómu arzénu (AS). Jeho chemický vzorec je Gaas. Je to tmavo šedá pevná látka, ktorá môže predstavovať zelenkavý kovový lesk.

Nanoštruktúry tejto zlúčeniny boli získané s potenciálom rôznych použití v mnohých oblastiach elektroniky. Patrí do skupiny materiálov nazývaných zlúčeniny III-V pre umiestnenie svojich prvkov v chemickej periodickej tabuľke.

Nanoštruktúry gaas. Ян the.Org/licencie/By-SA/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Je to polovodičový materiál, čo znamená, že elektrina môže viesť iba za určitých podmienok. Všeobecne sa používa v elektronických zariadeniach, ako sú tranzistory, GPS, LED svetlá, lasery, tablety a smartfóny.

Má vlastnosti, ktoré umožňujú ľahko absorbovať svetlo a vyrába ho elektrinu. Preto sa používa v solárnych článkoch satelitných a vesmírnych vozidiel.

Umožňuje generovať žiarenie, ktoré preniká rôzne materiály a tiež živé organizmy, bez toho, aby ich spôsobili poškodenie. Študovalo sa použitie laserového typu GaAS, ktorý regeneruje svalovú hmotu zhoršenú hadí jed.

Je to však toxická zlúčenina a môže spôsobiť rakovinu u ľudí a zvierat. Elektronické tímy, ktoré sú vyradené v skládkach odpadu, môžu uvoľniť nebezpečný arzén a byť škodlivý pre zdravie ľudí, zvierat a životného prostredia.

[TOC]

Štruktúra

Gallium arseniuro predstavuje pomer 1: 1 medzi prvkom skupiny III periodickej tabuľky a prvkom skupiny V, takže sa nazýva zlúčenina III-V.

Považuje sa za intermetalickú pevnú látku zloženú z arzénu (AS) a gallium (GA) s oxidačnými stavmi, ktoré sa pohybujú od GA⁽⁰⁾Ace⁽⁰⁾ do ga⁽⁺³⁾Ace^(-3).

Kryštál gallium arzeniuro. W. Oelen/cc By-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Menovanie

• Gallium arseniuro
• Monoarsery

Vlastnosti

Fyzický stav

Tmavošedá kryštalilná pevná látka s zelenkavým modrým alebo sivým prachovým leskom. Jeho kryštály sú kubické.

Kryštály. Vľavo: leštená strana. Vpravo: drsná strana. Materialscientist v anglickej Wikipedia/CC By-S (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.

Molekulová hmotnosť

144,64 g/mol

Bod topenia

1238 ° C

Hustota

5 3176 g/cm³ pri 25 ° C.

Rozpustnosť

Vo vode: menej ako 1 mg/ml pri 20 ° C.

Chemické vlastnosti

Má hydrát, ktorý môže tvoriť kyslé soli. Je stabilný v suchom vzduchu. Vo vlhkom vzduchu stmavne.

Môžete reagovať s parou, kyselinami a kyslým plynom emitovaním jedovatého plynu nazývaného Arsina, Arsano alebo Arsenic Hydrid (popol (popol₃). Reaguje so základňami emitujúcimi vodíkový plyn.

Je napadnutá koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou a halogénmi. Keď je roztavený, kremeň útočí. Ak je zvlhčená, vydáva zápach cesnaku a ak sa podlieha zahrievaniu, až kým jeho rozklad nevydáva veľmi toxické plyny arzénu.

Môže vám slúžiť: chromát zinku: štruktúra, vlastnosti, získanie, použitie

Ďalšie fyzické vlastnosti

Je to polovodičový materiál, ktorý znamená, že sa môže správať ako vodič elektrickej energie alebo ako izolátor v závislosti od podmienok, na ktoré sa predkladá, ako je elektrické pole, tlak, teplota alebo žiarenie, ktoré prijíma.

Elektronické pásma

Má šírku energetickej medzery 1 424 eV (elektronok). Šírka energetickej medzery, zakázané pásma alebo medzera v pásme (angličtina Bandgap) je priestor medzi elektrónmi atómu.

Čím väčšia je šírka energetickej medzery, tým väčšia je energia požadovaná elektrónmi „preskočiť“ do ďalšej vrstvy a urobiť polovodiču zmenu v vodivom stave.

GaAs má šírku energetickej medzery ako šírka kremíka, a preto je vysoko odolná voči žiareniu. Je to tiež priama šírka medzery, takže môže emitovať svetlo efektívnejšie ako kremík, ktorého šírka medzery je nepriama.

Získanie

Je možné získať prechodom plynovej zmesi vodíka (h₂) a arzén na oxidu gália (III) (GA₂Ani₃) pri 600 ° C.

Môže sa tiež pripraviť reakciou medzi chloridom gália (III) (GACL₃) a oxid arzénu (ako₂Ani₃) pri 800 ° C.

Používajte v solárnych článkoch

Gallium Arseniuro sa používa v solárnych článkoch od 70. rokov 20. storočia, pretože má vynikajúce fotovoltaické charakteristiky, ktoré mu dávajú výhodu oproti iným materiálom.

Pri prevodovaní slnečnej energie na elektrinu funguje lepšie ako kremík, pretože dodáva viac energie za vysokých tepelných podmienok alebo malého svetla, dve bežné podmienky, ktoré podporujú solárne články, kde sú zmeny v úrovniach osvetlenia a teploty.

Niektoré z týchto solárnych článkov sa používajú v automobiloch, ktoré pracujú so solárnou energiou, vesmírnymi vozidlami a satelitmi.

Solárne články GaAS v malom satelite. Námorná akadémia Spojených štátov / verejná doména. Zdroj: Wikimedia Commons.

Výhody GAA pre túto aplikáciu

Je odolný voči vlhkosti a ultrafialovému žiareniu, vďaka čomu je odolnejší v podmienkach prostredia a umožňuje vám ich používať v leteckých aplikáciách.

Má koeficient s nízkym teplotám, takže nestráca účinnosť pri vysokých teplotách a odoláva vysoko akumulovaným dávkam žiarenia. Poškodenie spôsobené žiarením môže byť odstránené miernym na iba 200 ° C.

Má vysoký koeficient absorpcie fotónov svetla, takže má vysoký výkon s malým svetlom, to znamená, že stráca veľmi málo energie, keď je zlé slnečné osvetlenie.

Môže vám slúžiť: iónový odkaz: Charakteristiky, ako sa formuje a príkladySolárne články GaAS sú dokonca účinné v prítomnosti malého svetla. Autor: ABEK SOCHA. Zdroj: Pixabay.

Vytvára viac energie na jednotku povrchu ako ktorákoľvek iná technológia. To je dôležité, keď je k dispozícii malý povrch, ako sú lietadlá, vozidlá alebo malé satelity.

Je to flexibilný a nízka hmotnosť, ktorý je efektívny, aj keď je aplikovaný vo veľmi tenkých vrstvách, vďaka čomu je solárny článok veľmi ľahký, flexibilný a efektívny.

Solárne články pre vesmírne vozidlá

Vesmírne programy používajú solárne články GAAS už viac ako 25 rokov.

Kombinácia GAA s inými zlúčeninami germánia, indických a fosforu umožnila získanie veľmi vysoko účinných solárnych článkov, ktoré sa používajú vo vozidlách, ktoré skúmajú povrch planéty Mars.

Umelecká verzia prieskumníka zvedavosti na Marse. Tento artefakt má solárne články GAAS. Doména NASA / JPL-CALTECH / PUB. Zdroj: Wikimedia Commons.

Nevýhody GAOS

Je to veľmi drahý materiál v porovnaní so kremíkom, ktorý predstavoval hlavnú bariéru pre svoju praktickú implementáciu v suchozemských slnečných bunkách.

Metódy sa však študujú na použitie v extrémne tenkých vrstvách, čo zníži náklady.

Používajte na elektronických zariadeniach

GAAAS má viacnásobné využitie v rôznych elektronických zariadeniach.

V tranzistoroch

Tranzistory sú prvky, ktoré slúžia na zosilnenie elektrických signálov a otvorených alebo blízkych obvodov, okrem iného.

Používa sa v tranzistoroch a má GAAAS väčšiu elektronickú mobilitu a väčšiu rezistenciu ako kremík, takže toleruje viac energie a viac frekvenčných podmienok a vytvára menej hluku.

GAAS tranzistor používaný na zosilnenie energie. EPOP / CC0. Zdroj: Wikimedia Commons.

V GPS

V osemdesiatych rokoch použitie tejto zlúčeniny umožnilo miniaturizáciu receptorov globálneho polohovacieho systému alebo GPS (skratka pre angličtinu Globálny polohovací systém).

Tento systém umožňuje určiť polohu objektu alebo osoby na celej planéte s presnosťou centimetrov.

Gallium Arseniuro sa používa v systémoch GPS. Autor: Zlieváreň CO. Zdroj: Pixabay.

Na optoelektronických zariadeniach

Filmy GAAS získané pri relatívne nízkych teplotách majú vynikajúce optoelektronické vlastnosti, ako napríklad vysoký odpor (vyžaduje vysokú energiu, aby sa stal vodičom) a rýchly prenos elektrónov.

Vďaka jeho priamej energetickej medzere je vhodná na použitie v tomto type zariadení. Sú to zariadenia, ktoré transformujú elektrinu na žiarivú energiu alebo naopak, napríklad LED, laser, detektor, diódy emitujúce svetlo atď.

Môže vám slúžiť: hybridizácia uhlíka: koncept, typy a ich vlastnostiLED svetlo lucerna. Môže obsahovať gallium arseniuro. Autor: hebi b. Zdroj: Pixabay.

V špeciálnom žiarení

Vlastnosti tejto zlúčeniny podporili jej použitie na generovanie žiarenia s frekvenciami Terahercios, čo je žiarenie, ktoré môžu preniknúť do všetkých typov materiálov s výnimkou kovov a vody.

Žiarenie Terahercios, pretože nie je -onizujúce, sa dá aplikovať pri získavaní lekárskych obrazov, pretože nepoškodzuje tkaniny organizmu alebo nespôsobuje zmeny v DNA, ako je X -Rays.

Toto ožarovanie by tiež umožnilo odhaliť skryté zbrane u ľudí a batožiny, môže sa použiť v metódach spektroskopickej analýzy v chémii a biochémii a môže pomôcť objaviť skryté umelecké diela vo veľmi starých konštrukciách.

Potenciálne lekárske ošetrenie

Druh laseru GaAS sa ukázal ako užitočný na zlepšenie regenerácie svalovej hmoty poškodeného typu jedu hadov u myší. Štúdie sú však potrebné na určenie jeho účinnosti u ľudí.

Rôzne tímy

Používa sa ako polovodič v zariadeniach Magiter, termistory, kondenzátory, fotoelektronický prenos údajov na optické vlákno, mikrovlnné rúry, integrované obvody používané v zariadeniach pre satelitnú komunikáciu, radarové systémy, smartfóny (technológia 4G) a tabliet).

Elektronické obvody smartfónov môžu obsahovať gaas. Autor: ABEK SOCHA. Zdroj: Pixabay.

Riziká

Je to mimoriadne toxická zlúčenina. Predĺžená expozícia alebo opakovane k tomuto materiálu spôsobuje poškodenie tela.

Expozičné príznaky môžu zahŕňať hypotenziu, zlyhanie srdca, záchvaty, hypotermiu, paralýzu, edém dýchacích ciest, cyanóza, cirhóza pečene, poškodenie obličiek, hematúria a leukopénia, medzi mnohými ďalšími.

Môže spôsobiť rakovinu a poškodenie plodnosti. Je toxický a karcinogénny aj pre zvieratá.

Nebezpečný odpad

Rastúce využívanie GAA na elektronických zariadeniach vyvolalo obavy týkajúce sa cieľa tohto materiálu v životnom prostredí a jeho potenciálnych rizík pre verejné a environmentálne zdravie.

Existuje latentné riziko oslobodenia arzénu (toxické a jedovaté.

Niektoré štúdie ukazujú, že podmienky pH a oxidenk. PH 7,6 a nízka normálna atmosféra kyslíka sa môže uvoľniť až do 15% tohto toxického metaloidu.

Elektronické vybavenie by sa nemalo vyradiť v skládkach odpadu, pretože GAAS môžu uvoľňovať toxický arzén. Autor: Inesby. Zdroj: Pixabay.

Odkazy

1. Alebo.Siež. Lekárska knižnica. (2019). Gallium arzenid. Obnovený z pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda.
2. Choudhury, s.Do. a kol. (2019). Kovové nanruktúry pre solárne články. V nanomateriáloch pre aplikácie solárnych článkov. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
3. Ramos-ruiz, a. a kol. (2018). Gallium arzenid (GAAS) LEACHING Správanie a zmeny povrchovej chémie v reakcii na pH a alebo₂. Odpadové hospodárstvo 77 (2018) 1-9. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
4. Schlesinger, T.A. (2001). Gallium arzenid. V encyklopédii materiálov: veda a technológia. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
5. Mylvaganam, k. a kol. (2015). Tvrdé tenké filmy. Film. Vlastnosti a výroba. V anti-arabrazívnych nanokookatingoch. Zotavené z vedeckých pracovníkov.com.
6. Olovo, D.R. (Editor) (2003). Príručka chémie a fyziky CRC. 85^th CRC Press.
7. Elinoff, G. (2019). Gallium Arsenide: Ďalší hráč v technológii polovodičov. Získané z albuboutCircuits.com.
8. Silva, L.H. a kol. (2012). Laserové ožarovanie GAAS 904 nm zlepšuje regeneráciu hmoty myofibre počas regenerácie kostrového svalu predchádzajúceho poškodeného crotoxínom. Lasers Med Sci 27, 993-1000 (2012). Odkaz obnovený.Prubár.com.
9. Lee, s.-M. a kol. (2015). Vysoko výkonné ultratelné solárne bunky GaAS povolené heterogénne integrovanými dielektrickými periodickými nanosdratúrami. ACS Nano. 27. októbra 2015; 9 (10): 10356-65. NCBI sa zotavila.NLM.NIH.Vláda.
10. Tanaka, a. (2004). Toxicita indiálneho arzenidu, arzenidu gallium a arzenidu hliníka gallium. Toxicol Appl Pharmacol. 2004 1. augusta; 198 (3): 405-11. NCBI sa zotavila.NLM.NIH.Vláda.