మెటల్ టెర్మినేటర్ - గాలియం

చాలా మాయాజాలం కలిగిన ఒక రకమైన లోహం ఉంది. రోజువారీ జీవితంలో, ఇది పాదరసం లాగా ద్రవ రూపంలో కనిపిస్తుంది. మీరు దానిని ఒక డబ్బాలో వేస్తే, ఆ సీసా కాగితంలా పెళుసుగా మారుతుందని మరియు అది ఒక్క గుచ్చగానే విరిగిపోతుందని మీరు ఆశ్చర్యపోతారు. అదనంగా, రాగి మరియు ఇనుము వంటి లోహాలపై పడటం వల్ల కూడా ఈ పరిస్థితి ఏర్పడుతుంది, దీనిని "మెటల్ టెర్మినేటర్" అని పిలుస్తారు. దీనికి అలాంటి లక్షణాలు ఎందుకు ఉన్నాయి? ఈ రోజు మనం మెటల్ గాలియం ప్రపంచంలోకి ప్రవేశిస్తాము.

1, ఏ మూలకం అంటేగాలియం లోహం

గాలియం మూలకం మూలకాల ఆవర్తన పట్టికలో నాల్గవ పీరియడ్ IIIA గ్రూపులో ఉంది. స్వచ్ఛమైన గాలియం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కేవలం 29.78 ℃ మాత్రమే, కానీ మరిగే స్థానం 2204.8 ℃ వరకు ఉంటుంది. వేసవిలో, దానిలో ఎక్కువ భాగం ద్రవంగా ఉంటుంది మరియు అరచేతిలో ఉంచినప్పుడు కరిగించవచ్చు. పైన పేర్కొన్న లక్షణాల నుండి, గాలియం దాని తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం కారణంగా ఇతర లోహాలను క్షీణింపజేయగలదని మనం అర్థం చేసుకోవచ్చు. ద్రవ గాలియం ఇతర లోహాలతో మిశ్రమాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ముందు పేర్కొన్న మాయా దృగ్విషయం. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో దాని కంటెంట్ దాదాపు 0.001% మాత్రమే, మరియు దాని ఉనికి 140 సంవత్సరాల క్రితం వరకు కనుగొనబడలేదు. 1871లో, రష్యన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మెండలీవ్ మూలకాల ఆవర్తన పట్టికను సంగ్రహించి, జింక్ తర్వాత, అల్యూమినియం కంటే తక్కువ ఒక మూలకం ఉందని అంచనా వేశారు, ఇది అల్యూమినియంతో సమానమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు దీనిని "అల్యూమినియం లాంటి మూలకం" అని పిలుస్తారు. 1875లో, ఫ్రెంచ్ శాస్త్రవేత్త బోవాబోర్డ్‌ల్యాండ్ ఒకే కుటుంబానికి చెందిన లోహ మూలకాల వర్ణపట రేఖ నియమాలను అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు, అతను స్పాలరైట్ (ZnS) లో ఒక వింత కాంతి బ్యాండ్‌ను కనుగొన్నాడు, కాబట్టి అతను ఈ “అల్యూమినియం లాంటి మూలకం”ను కనుగొన్నాడు మరియు దానికి తన మాతృభూమి ఫ్రాన్స్ (గౌల్, లాటిన్ గాలియా) పేరు పెట్టాడు, ఈ మూలకాన్ని సూచించడానికి Ga చిహ్నంతో, గాలియం రసాయన మూలకాల ఆవిష్కరణ చరిత్రలో అంచనా వేసిన మొదటి మూలకంగా మారింది మరియు తరువాత ప్రయోగాలలో నిర్ధారించబడిన మూలకాన్ని కనుగొన్నాడు.

గాలియం ప్రధానంగా చైనా, జర్మనీ, ఫ్రాన్స్, ఆస్ట్రేలియా, కజాఖ్స్తాన్ మరియు ప్రపంచంలోని ఇతర దేశాలలో పంపిణీ చేయబడింది, వీటిలో చైనా యొక్క గాలియం వనరుల నిల్వలు ప్రపంచంలోని మొత్తంలో 95% కంటే ఎక్కువ వాటా కలిగి ఉన్నాయి, ప్రధానంగా షాంగ్సీ, గుయిజౌ, యునాన్, హెనాన్, గ్వాంగ్జీ మరియు ఇతర ప్రదేశాలలో పంపిణీ చేయబడ్డాయి [1]. పంపిణీ రకం పరంగా, షాంగ్సీ, షాండోంగ్ మరియు ఇతర ప్రదేశాలు ప్రధానంగా బాక్సైట్‌లో, యునాన్ మరియు ఇతర ప్రదేశాలలో టిన్ ఖనిజంలో మరియు హునాన్ మరియు ఇతర ప్రదేశాలలో ప్రధానంగా స్పాలరైట్‌లో ఉన్నాయి. గాలియం లోహం యొక్క ఆవిష్కరణ ప్రారంభంలో, దాని అప్లికేషన్‌పై సంబంధిత పరిశోధన లేకపోవడం వల్ల, ప్రజలు ఎల్లప్పుడూ ఇది తక్కువ వినియోగం కలిగిన లోహం అని నమ్ముతారు. అయితే, సమాచార సాంకేతికత యొక్క నిరంతర అభివృద్ధి మరియు కొత్త శక్తి మరియు హై-టెక్ యుగంతో, గాలియం లోహం సమాచార రంగంలో ఒక ముఖ్యమైన పదార్థంగా దృష్టిని ఆకర్షించింది మరియు దాని డిమాండ్ కూడా బాగా పెరిగింది.

2、 మెటల్ గాలియం యొక్క అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లు

1. సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్

గాలియం ప్రధానంగా సెమీకండక్టర్ పదార్థాల రంగంలో ఉపయోగించబడుతుంది, గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) పదార్థం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది మరియు సాంకేతికత అత్యంత పరిణతి చెందినది. సమాచార వ్యాప్తి యొక్క క్యారియర్‌గా, సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు గాలియం యొక్క మొత్తం వినియోగంలో 80% నుండి 85% వరకు ఉంటాయి, ప్రధానంగా వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్‌లో ఉపయోగిస్తారు. గాలియం ఆర్సెనైడ్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు 4G నెట్‌వర్క్‌ల కంటే 100 రెట్లు కమ్యూనికేషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ వేగాన్ని పెంచుతాయి, ఇది 5G యుగంలోకి ప్రవేశించడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. అంతేకాకుండా, గాలియం దాని ఉష్ణ లక్షణాలు, తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం, అధిక ఉష్ణ వాహకత మరియు మంచి ప్రవాహ పనితీరు కారణంగా సెమీకండక్టర్ అనువర్తనాల్లో వేడి వెదజల్లే మాధ్యమంగా ఉపయోగించవచ్చు. థర్మల్ ఇంటర్‌ఫేస్ పదార్థాలలో గాలియం ఆధారిత మిశ్రమం రూపంలో గాలియం లోహాన్ని వర్తింపజేయడం వల్ల ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల ఉష్ణ వెదజల్లే సామర్థ్యం మరియు సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

2. సౌర ఘటాలు

సౌర ఘటాల అభివృద్ధి ప్రారంభ మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ సౌర ఘటాల నుండి పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ థిన్ ఫిల్మ్ కణాలకు మారింది. పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ థిన్ ఫిల్మ్ కణాల అధిక ధర కారణంగా, పరిశోధకులు సెమీకండక్టర్ పదార్థాలలో కాపర్ ఇండియం గాలియం సెలీనియం థిన్ ఫిల్మ్ (CIGS) కణాలను కనుగొన్నారు [3]. CIGS కణాలు తక్కువ ఉత్పత్తి ఖర్చులు, పెద్ద బ్యాచ్ ఉత్పత్తి మరియు అధిక ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి రేటు యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి, తద్వారా విస్తృత అభివృద్ధి అవకాశాలు ఉన్నాయి. రెండవది, గాలియం ఆర్సెనైడ్ సౌర ఘటాలు ఇతర పదార్థాలతో తయారు చేయబడిన థిన్ ఫిల్మ్ కణాలతో పోలిస్తే మార్పిడి సామర్థ్యంలో గణనీయమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. అయితే, గాలియం ఆర్సెనైడ్ పదార్థాల అధిక ఉత్పత్తి వ్యయం కారణంగా, అవి ప్రస్తుతం ప్రధానంగా ఏరోస్పేస్ మరియు సైనిక రంగాలలో ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

3. హైడ్రోజన్ శక్తి

ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఇంధన సంక్షోభం గురించి పెరుగుతున్న అవగాహనతో, ప్రజలు పునరుత్పాదక ఇంధన వనరులను భర్తీ చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు, వీటిలో హైడ్రోజన్ శక్తి ప్రత్యేకంగా నిలుస్తుంది. అయితే, హైడ్రోజన్ నిల్వ మరియు రవాణా యొక్క అధిక ధర మరియు తక్కువ భద్రత ఈ సాంకేతికత అభివృద్ధికి ఆటంకం కలిగిస్తాయి. క్రస్ట్‌లో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న లోహ మూలకం అయిన అల్యూమినియం నీటితో చర్య జరిపి కొన్ని పరిస్థితులలో హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, ఇది ఒక ఆదర్శవంతమైన హైడ్రోజన్ నిల్వ పదార్థం. అయితే, మెటల్ అల్యూమినియం ఉపరితలం సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందడం వల్ల దట్టమైన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ ఏర్పడుతుంది, ఇది ప్రతిచర్యను నిరోధిస్తుంది, పరిశోధకులు తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం మెటల్ గాలియం అల్యూమినియంతో మిశ్రమాన్ని ఏర్పరుస్తుందని మరియు గాలియం ఉపరితల అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ పూతను కరిగించగలదని కనుగొన్నారు, ఇది ప్రతిచర్య కొనసాగడానికి అనుమతిస్తుంది [4], మరియు మెటల్ గాలియంను రీసైకిల్ చేసి తిరిగి ఉపయోగించవచ్చు. అల్యూమినియం గాలియం మిశ్రమం పదార్థాల వాడకం హైడ్రోజన్ శక్తి యొక్క వేగవంతమైన తయారీ మరియు సురక్షితమైన నిల్వ మరియు రవాణా సమస్యను బాగా పరిష్కరిస్తుంది, భద్రత, ఆర్థిక వ్యవస్థ మరియు పర్యావరణ పరిరక్షణను మెరుగుపరుస్తుంది.

4. వైద్య రంగం

గాలియం దాని ప్రత్యేకమైన రేడియేషన్ లక్షణాల కారణంగా వైద్య రంగంలో సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది, దీనిని ప్రాణాంతక కణితులను ఇమేజింగ్ చేయడానికి మరియు నిరోధించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. గాలియం సమ్మేళనాలు స్పష్టమైన యాంటీ ఫంగల్ మరియు యాంటీ బాక్టీరియల్ కార్యకలాపాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు చివరికి బ్యాక్టీరియా జీవక్రియలో జోక్యం చేసుకోవడం ద్వారా స్టెరిలైజేషన్‌ను సాధిస్తాయి. మరియు గాలియం మిశ్రమాలను థర్మామీటర్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఉదాహరణకు గాలియం ఇండియం టిన్ థర్మామీటర్లు, సురక్షితమైన, విషపూరితం కాని మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన కొత్త రకం ద్రవ లోహ మిశ్రమం మరియు విషపూరిత పాదరసం థర్మామీటర్‌లను భర్తీ చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అదనంగా, గాలియం ఆధారిత మిశ్రమం యొక్క నిర్దిష్ట నిష్పత్తి సాంప్రదాయ వెండి సమ్మేళనాన్ని భర్తీ చేస్తుంది మరియు క్లినికల్ అప్లికేషన్లలో కొత్త దంత పూరక పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

3, ఔట్‌లుక్

ప్రపంచంలో గాలియం యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తిదారులలో చైనా ఒకటి అయినప్పటికీ, చైనా గాలియం పరిశ్రమలో ఇప్పటికీ అనేక సమస్యలు ఉన్నాయి. సహచర ఖనిజంగా గాలియం యొక్క తక్కువ కంటెంట్ కారణంగా, గాలియం ఉత్పత్తి సంస్థలు చెల్లాచెదురుగా ఉన్నాయి మరియు పారిశ్రామిక గొలుసులో బలహీనమైన లింకులు ఉన్నాయి. మైనింగ్ ప్రక్రియ తీవ్రమైన పర్యావరణ కాలుష్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు అధిక-స్వచ్ఛత గాలియం యొక్క ఉత్పత్తి సామర్థ్యం సాపేక్షంగా బలహీనంగా ఉంది, ప్రధానంగా తక్కువ ధరలకు ముతక గాలియంను ఎగుమతి చేయడం మరియు అధిక ధరలకు శుద్ధి చేసిన గాలియంను దిగుమతి చేసుకోవడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అయితే, సైన్స్ మరియు టెక్నాలజీ అభివృద్ధి, ప్రజల జీవన ప్రమాణాల మెరుగుదల మరియు సమాచారం మరియు శక్తి రంగాలలో గాలియం యొక్క విస్తృత అనువర్తనంతో, గాలియం డిమాండ్ కూడా వేగంగా పెరుగుతుంది. అధిక-స్వచ్ఛత గాలియం యొక్క సాపేక్షంగా వెనుకబడిన ఉత్పత్తి సాంకేతికత చైనా పారిశ్రామిక అభివృద్ధిపై అనివార్యంగా అడ్డంకులను కలిగి ఉంటుంది. చైనాలో సైన్స్ మరియు టెక్నాలజీ యొక్క అధిక-నాణ్యత అభివృద్ధిని సాధించడానికి కొత్త సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయడం చాలా ముఖ్యమైనది.