મેટલ ટર્મિનેટર - ગેલિયમ

એક પ્રકારની ધાતુ છે જે ખૂબ જ જાદુઈ છે. રોજિંદા જીવનમાં, તે પારાની જેમ પ્રવાહી સ્વરૂપમાં દેખાય છે. જો તમે તેને ડબ્બા પર નાખો છો, તો તમને એ જાણીને આશ્ચર્ય થશે કે બોટલ કાગળ જેટલી નાજુક બની જાય છે, અને તે ફક્ત એક થપ્પડથી તૂટી જાય છે. વધુમાં, તેને તાંબુ અને લોખંડ જેવી ધાતુઓ પર નાખવાથી પણ આ પરિસ્થિતિ સર્જાય છે, જેને "મેટલ ટર્મિનેટર" કહી શકાય. તેમાં આવી લાક્ષણિકતાઓ શા માટે છે? આજે આપણે મેટલ ગેલિયમની દુનિયામાં પ્રવેશ કરીશું.

૧, કયું તત્વ છે?ગેલિયમ ધાતુ

ગેલિયમ તત્વ તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં ચોથા સમયગાળા IIIA જૂથમાં છે. શુદ્ધ ગેલિયમનું ગલનબિંદુ ખૂબ જ ઓછું છે, ફક્ત 29.78 ℃, પરંતુ ઉત્કલનબિંદુ 2204.8 ℃ જેટલું ઊંચું છે. ઉનાળામાં, તેનો મોટાભાગનો ભાગ પ્રવાહી તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને હથેળીમાં મૂકવામાં આવે ત્યારે તેને પીગળી શકાય છે. ઉપરોક્ત ગુણધર્મો પરથી, આપણે સમજી શકીએ છીએ કે ગેલિયમ તેના ઓછા ગલનબિંદુને કારણે અન્ય ધાતુઓને ચોક્કસ રીતે કાટ કરી શકે છે. પ્રવાહી ગેલિયમ અન્ય ધાતુઓ સાથે મિશ્રધાતુ બનાવે છે, જે અગાઉ ઉલ્લેખિત જાદુઈ ઘટના છે. પૃથ્વીના પોપડામાં તેની સામગ્રી ફક્ત 0.001% છે, અને તેનું અસ્તિત્વ 140 વર્ષ પહેલાં સુધી શોધાયું ન હતું. 1871 માં, રશિયન રસાયણશાસ્ત્રી મેન્ડેલીવે તત્વોના સામયિક કોષ્ટકનો સારાંશ આપ્યો અને આગાહી કરી કે ઝીંક પછી, એલ્યુમિનિયમની નીચે એક તત્વ પણ છે, જે એલ્યુમિનિયમ જેવા ગુણધર્મો ધરાવે છે અને તેને "એલ્યુમિનિયમ જેવું તત્વ" કહેવામાં આવે છે. ૧૮૭૫ માં, જ્યારે ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક બોવાબોર્ડલેન્ડ એક જ પરિવારના ધાતુ તત્વોના વર્ણપટ રેખાના નિયમોનો અભ્યાસ કરી રહ્યા હતા, ત્યારે તેમને સ્ફેલેરાઇટ (ZnS) માં એક વિચિત્ર પ્રકાશ પટ્ટી મળી, તેથી તેમણે આ "એલ્યુમિનિયમ જેવું તત્વ" શોધી કાઢ્યું, અને પછી તેનું નામ તેમના માતૃભૂમિ ફ્રાન્સ (ગૌલ, લેટિન ગેલિયા) ના નામ પરથી રાખ્યું, જેમાં આ તત્વનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે Ga પ્રતીક હતું, તેથી ગેલિયમ રાસાયણિક તત્વ શોધના ઇતિહાસમાં આગાહી કરાયેલ પ્રથમ તત્વ બન્યું, અને પછી પ્રયોગોમાં પુષ્ટિ થયેલ તત્વ મળ્યું.

ગેલિયમ મુખ્યત્વે ચીન, જર્મની, ફ્રાન્સ, ઓસ્ટ્રેલિયા, કઝાકિસ્તાન અને વિશ્વના અન્ય દેશોમાં વિતરિત થાય છે, જેમાંથી ચીનના ગેલિયમ સંસાધન ભંડાર વિશ્વના કુલ ભંડારના 95% થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે, જે મુખ્યત્વે શાંક્સી, ગુઇઝોઉ, યુનાન, હેનાન, ગુઆંગસી અને અન્ય સ્થળોએ વિતરિત થાય છે [1]. વિતરણના પ્રકાર દ્વારા, શાંક્સી, શેનડોંગ અને અન્ય સ્થળોએ મુખ્યત્વે બોક્સાઇટ, યુનાન અને અન્ય સ્થળોએ ટીન ઓર અને હુનાન અને અન્ય સ્થળોએ મુખ્યત્વે સ્ફેલેરાઇટ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. ગેલિયમ ધાતુની શોધની શરૂઆતમાં, તેના ઉપયોગ પર અનુરૂપ સંશોધનના અભાવને કારણે, લોકો હંમેશા માનતા આવ્યા છે કે તે ઓછી ઉપયોગીતા ધરાવતી ધાતુ છે. જો કે, માહિતી ટેકનોલોજીના સતત વિકાસ અને નવી ઉર્જા અને ઉચ્ચ તકનીકના યુગ સાથે, ગેલિયમ ધાતુને માહિતી ક્ષેત્રમાં એક મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી તરીકે ધ્યાન મળ્યું છે, અને તેની માંગમાં પણ ઘણો વધારો થયો છે.

2, મેટલ ગેલિયમના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો

1. સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર

ગેલિયમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના ક્ષેત્રમાં થાય છે, જેમાં ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) સામગ્રી સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે અને ટેકનોલોજી સૌથી પરિપક્વ છે. માહિતી પ્રસારના વાહક તરીકે, સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી ગેલિયમના કુલ વપરાશના 80% થી 85% હિસ્સો ધરાવે છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વાયરલેસ સંચારમાં થાય છે. ગેલિયમ આર્સેનાઇડ પાવર એમ્પ્લીફાયર 4G નેટવર્ક કરતા 100 ગણી સંચાર ટ્રાન્સમિશન ગતિ વધારી શકે છે, જે 5G યુગમાં પ્રવેશવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે. વધુમાં, ગેલિયમનો ઉપયોગ તેની થર્મલ લાક્ષણિકતાઓ, નીચા ગલનબિંદુ, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને સારા પ્રવાહ પ્રદર્શનને કારણે સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશન્સમાં ગરમીના વિસર્જન માધ્યમ તરીકે થઈ શકે છે. થર્મલ ઇન્ટરફેસ સામગ્રીમાં ગેલિયમ આધારિત એલોયના રૂપમાં ગેલિયમ ધાતુનો ઉપયોગ કરવાથી ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોની ગરમીના વિસર્જન ક્ષમતા અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે.

2. સૌર કોષો

સૌર કોષોનો વિકાસ શરૂઆતના મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન સૌર કોષોથી પોલીક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન પાતળા ફિલ્મ કોષો તરફ આગળ વધ્યો છે. પોલીક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન પાતળા ફિલ્મ કોષોની ઊંચી કિંમતને કારણે, સંશોધકોએ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં કોપર ઇન્ડિયમ ગેલિયમ સેલેનિયમ પાતળા ફિલ્મ (CIGS) કોષો શોધી કાઢ્યા છે [3]. CIGS કોષોમાં ઓછા ઉત્પાદન ખર્ચ, મોટા બેચ ઉત્પાદન અને ઉચ્ચ ફોટોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતર દરના ફાયદા છે, આમ વિકાસની વ્યાપક સંભાવનાઓ છે. બીજું, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ સૌર કોષોમાં અન્ય સામગ્રીમાંથી બનેલા પાતળા ફિલ્મ કોષોની તુલનામાં રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ફાયદા છે. જો કે, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ સામગ્રીના ઊંચા ઉત્પાદન ખર્ચને કારણે, તેઓ હાલમાં મુખ્યત્વે એરોસ્પેસ અને લશ્કરી ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.

3. હાઇડ્રોજન ઊર્જા

સમગ્ર વિશ્વમાં ઉર્જા સંકટની વધતી જતી જાગૃતિ સાથે, લોકો બિન-નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોને બદલવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે, જેમાંથી હાઇડ્રોજન ઉર્જા અલગ અલગ દેખાય છે. જો કે, હાઇડ્રોજન સંગ્રહ અને પરિવહનની ઊંચી કિંમત અને ઓછી સલામતી આ ટેકનોલોજીના વિકાસમાં અવરોધ ઉભો કરે છે. પોપડામાં સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં ધાતુ તત્વ તરીકે, એલ્યુમિનિયમ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જે એક આદર્શ હાઇડ્રોજન સંગ્રહ સામગ્રી છે. જો કે, ધાતુ એલ્યુમિનિયમની સપાટીના સરળ ઓક્સિડેશનને કારણે ગાઢ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ બને છે, જે પ્રતિક્રિયાને અટકાવે છે, સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે નીચા ગલનબિંદુવાળા ધાતુ ગેલિયમ એલ્યુમિનિયમ સાથે એલોય બનાવી શકે છે, અને ગેલિયમ સપાટીના એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ કોટિંગને ઓગાળી શકે છે, જેનાથી પ્રતિક્રિયા આગળ વધે છે [4], અને ધાતુ ગેલિયમને રિસાયકલ અને ફરીથી વાપરી શકાય છે. એલ્યુમિનિયમ ગેલિયમ એલોય સામગ્રીનો ઉપયોગ હાઇડ્રોજન ઉર્જાની ઝડપી તૈયારી અને સલામત સંગ્રહ અને પરિવહનની સમસ્યાને મોટા પ્રમાણમાં હલ કરે છે, સલામતી, અર્થતંત્ર અને પર્યાવરણીય સંરક્ષણમાં સુધારો કરે છે.

4. તબીબી ક્ષેત્ર

ગેલિયમનો ઉપયોગ તેના અનન્ય કિરણોત્સર્ગ ગુણધર્મોને કારણે તબીબી ક્ષેત્રમાં સામાન્ય રીતે થાય છે, જેનો ઉપયોગ જીવલેણ ગાંઠોની છબીઓ બનાવવા અને અટકાવવા માટે થઈ શકે છે. ગેલિયમ સંયોજનોમાં સ્પષ્ટ એન્ટિફંગલ અને એન્ટીબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિઓ હોય છે, અને અંતે બેક્ટેરિયલ ચયાપચયમાં દખલ કરીને વંધ્યીકરણ પ્રાપ્ત થાય છે. અને ગેલિયમ એલોયનો ઉપયોગ થર્મોમીટર્સ બનાવવા માટે થઈ શકે છે, જેમ કે ગેલિયમ ઇન્ડિયમ ટીન થર્મોમીટર્સ, એક નવા પ્રકારનો પ્રવાહી ધાતુ એલોય જે સલામત, બિન-ઝેરી અને પર્યાવરણને અનુકૂળ છે, અને તેનો ઉપયોગ ઝેરી પારાના થર્મોમીટર્સને બદલવા માટે થઈ શકે છે. વધુમાં, ગેલિયમ આધારિત એલોયનો ચોક્કસ પ્રમાણ પરંપરાગત ચાંદીના મિશ્રણને બદલે છે અને ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન્સમાં નવી ડેન્ટલ ફિલિંગ સામગ્રી તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

૩, આઉટલુક

ચીન વિશ્વમાં ગેલિયમના મુખ્ય ઉત્પાદકોમાંનું એક હોવા છતાં, ચીનના ગેલિયમ ઉદ્યોગમાં હજુ પણ ઘણી સમસ્યાઓ છે. સાથી ખનિજ તરીકે ગેલિયમની ઓછી સામગ્રીને કારણે, ગેલિયમ ઉત્પાદન સાહસો છૂટાછવાયા છે, અને ઔદ્યોગિક શૃંખલામાં નબળા કડીઓ છે. ખાણકામ પ્રક્રિયામાં ગંભીર પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ છે, અને ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ગેલિયમની ઉત્પાદન ક્ષમતા પ્રમાણમાં નબળી છે, મુખ્યત્વે ઓછી કિંમતે બરછટ ગેલિયમ નિકાસ કરવા અને ઊંચા ભાવે શુદ્ધ ગેલિયમ આયાત કરવા પર આધાર રાખે છે. જો કે, વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિકાસ, લોકોના જીવનધોરણમાં સુધારો અને માહિતી અને ઉર્જા ક્ષેત્રોમાં ગેલિયમના વ્યાપક ઉપયોગ સાથે, ગેલિયમની માંગ પણ ઝડપથી વધશે. ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ગેલિયમની પ્રમાણમાં પછાત ઉત્પાદન તકનીક અનિવાર્યપણે ચીનના ઔદ્યોગિક વિકાસ પર અવરોધો લાવશે. ચીનમાં વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા વિકાસને પ્રાપ્ત કરવા માટે નવી તકનીકોનો વિકાસ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.