Kas ir Speiss?

Speiss ir blakusprodukts, iegūstot tīru varu, svinu vai citu metālu no tā netīrās formas. Tas parasti sastāv galvenokārt no dzelzs un arsēna ar nelielu daudzumu citu minerālu. Izmantoto netīro avota metālu maisījumu sauc par rūdu, un šī ekstrakcijas procesa zinātni sauc par metalurģiju. Senākā metalurģijas forma ietver rūdu “kausēšanu” ieguvei. Šī tehnika ir praktizēta tūkstošiem gadu un joprojām ir izplatīta mūsdienās.

Lai kausētu metālu, strādnieks apvieno neapstrādātas metāla rūdas ar piedevām un uzkarsē tās līdz ļoti augstām temperatūrām domnā. Temperatūra tiek ļoti rūpīgi kontrolēta, un tās pamatā ir nevēlamā materiāla kušanas temperatūra krāsnī. Kad maisījums ir pietiekami karsts, piedevas saistās ar piemaisījumiem, kas dabiski atrodami rūdā. Tā kā visām šīm ķīmiskajām vielām ir atšķirīgs svars un viršanas temperatūra, tās dabiski atdalās dažādos slāņos domnas iekšpusē. Pēc tam tos var noņemt, un atlikušais materiāls ir ļoti tīrs metāls.

Ja metāls un tā piemaisījumi ir šī slāņainā karstā šķidruma formā, to sauc par izkausēto fāzi. Speiss, kas parasti sastāv no dzelzs arsenīda, kausēšanas fāzes laikā paceļas augšpusē, un to var noņemt kopā ar citiem nevēlamiem slāņiem. Materiāls dažos no šiem slāņiem tiks izmantots citā procesā, lai iegūtu atlikušos derīgos metālus. Daži slāņi tiks izmesti. Līdz pagājušajam gadsimtam speiss parasti tika izmests, jo cilvēki nedomāja, ka tam ir kādi noderīgi rūpnieciski mērķi.

Šī pārliecība mainījās, kad tika atklāts, ka speiss ir ļoti noderīgs pusvadītāju ražošanā. Mūsdienās daudzās sadzīves elektronikas ierīcēs, piemēram, datoros, tālruņos un televizoros, tiek izmantoti pusvadītāji. Tās ir arī svarīga saules bateriju sastāvdaļa, jo tās var pārveidot gaismas enerģiju elektroenerģijā.

Speisa pievienošana pusvadītāju tranzistoriem ļauj pusvadītājam būt daudz vadošākam. Šo procesu sauc par dopinga tranzistoriem. Paaugstināta vadītspēja ievērojami uzlabo pusvadītāju lietderību un ļauj tiem būt daudz mazākiem.

2008. gadā tika atklāts, ka dzelzs arsenīda speisu var izmantot arī efektīvāku supravadītāju izgatavošanai. Supravadītāji nodrošina konsekventu strāvu gandrīz bez enerģijas zudumiem, taču parasti tie to var izdarīt tikai ļoti aukstā temperatūrā. Ja supravadītājā tiek izmantots dzelzs arsenīds, tas var darboties temperatūrā, kas ir tuvāka parastajai istabas temperatūrai. Zinātnieki joprojām nav pilnībā izpratuši šo procesu, un pašlaik tas tiek pētīts. Supravadītājiem vēl nav mājas lietojumprogrammu, bet tie tiek izmantoti laboratorijas iestatījumos.
Tā kā speiss ir tik izplatīts un noderīgs rūpnieciskais blakusprodukts, tas joprojām būs atrodams shēmas platēs. Iespējams, ka tas nodrošinās arī vairāk elektronikas, jo saules paneļi kļūst arvien populārāki. Ņemot vērā veiktspējas uzlabojumus, ko tas uzrādījis pētniecības iestatījumos, speiss var tikt izmantots pirmajā komerciāli pieejamajā supravadītājā.