ধাতব টার্মিনেটর - গ্যালিয়াম

এক ধরণের ধাতু আছে যা খুবই জাদুকরী। দৈনন্দিন জীবনে এটি পারদের মতো তরল আকারে দেখা যায়। আপনি যদি এটি একটি ক্যানের উপর ফেলে দেন, তাহলে আপনি অবাক হয়ে দেখবেন যে বোতলটি কাগজের মতো ভঙ্গুর হয়ে যায় এবং কেবল একটি খোঁচা দিলেই এটি ভেঙে যায়। এছাড়াও, তামা এবং লোহার মতো ধাতুর উপর এটি ফেলে দিলেও এই পরিস্থিতির সৃষ্টি হয়, যাকে "ধাতু টার্মিনেটর" বলা যেতে পারে। এর এমন বৈশিষ্ট্যের কারণ কী? আজ আমরা ধাতব গ্যালিয়ামের জগতে প্রবেশ করব।

১, কোন উপাদানটিগ্যালিয়াম ধাতু

উপাদানগুলির পর্যায় সারণিতে গ্যালিয়াম মৌল চতুর্থ পর্যায় IIIA গ্রুপে রয়েছে। বিশুদ্ধ গ্যালিয়ামের গলনাঙ্ক খুবই কম, মাত্র 29.78 ℃, কিন্তু স্ফুটনাঙ্ক 2204.8 ℃ পর্যন্ত বেশি। গ্রীষ্মকালে, এর বেশিরভাগই তরল অবস্থায় থাকে এবং তালুতে রাখলে গলে যেতে পারে। উপরের বৈশিষ্ট্যগুলি থেকে আমরা বুঝতে পারি যে গ্যালিয়াম অন্যান্য ধাতুগুলিকে সঠিকভাবে ক্ষয় করতে পারে কারণ এর গলনাঙ্ক কম। তরল গ্যালিয়াম অন্যান্য ধাতুর সাথে সংকর ধাতু তৈরি করে, যা আগে উল্লেখ করা জাদুকরী ঘটনা। পৃথিবীর ভূত্বকে এর পরিমাণ মাত্র 0.001%, এবং এর অস্তিত্ব 140 বছর আগে পর্যন্ত আবিষ্কৃত হয়নি। 1871 সালে, রাশিয়ান রসায়নবিদ মেন্ডেলিভ উপাদানগুলির পর্যায় সারণির সারসংক্ষেপ করেছিলেন এবং ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে দস্তার পরে, অ্যালুমিনিয়ামের নীচেও একটি উপাদান রয়েছে, যার অ্যালুমিনিয়ামের মতো বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটিকে "অ্যালুমিনিয়ামের মতো উপাদান" বলা হয়। ১৮৭৫ সালে, যখন ফরাসি বিজ্ঞানী বোয়াবর্ডল্যান্ড একই পরিবারের ধাতব উপাদানগুলির বর্ণালী রেখার সূত্র অধ্যয়ন করছিলেন, তখন তিনি স্ফ্যালেরাইটে (ZnS) একটি অদ্ভুত আলোক ব্যান্ড খুঁজে পান, তাই তিনি এই "অ্যালুমিনিয়ামের মতো উপাদান" খুঁজে পান এবং তারপর তার মাতৃভূমি ফ্রান্সের (গল, ল্যাটিন গ্যালিয়া) নামানুসারে এর নামকরণ করেন, যার প্রতীক Ga এই উপাদানটির প্রতিনিধিত্ব করে, তাই গ্যালিয়াম রাসায়নিক উপাদান আবিষ্কারের ইতিহাসে প্রথম ভবিষ্যদ্বাণী করা উপাদান হয়ে ওঠে এবং তারপর পরীক্ষায় নিশ্চিত উপাদানটি খুঁজে পায়।

গ্যালিয়াম মূলত চীন, জার্মানি, ফ্রান্স, অস্ট্রেলিয়া, কাজাখস্তান এবং বিশ্বের অন্যান্য দেশে বিতরণ করা হয়, যার মধ্যে চীনের গ্যালিয়াম সম্পদের মজুদ বিশ্বের মোট মজুদের ৯৫% এরও বেশি, যা মূলত শানসি, গুইঝো, ইউনান, হেনান, গুয়াংসি এবং অন্যান্য স্থানে বিতরণ করা হয় [1]। বিতরণের ধরণের দিক থেকে, শানসি, শানডং এবং অন্যান্য স্থানে মূলত বক্সাইট, ইউনান এবং অন্যান্য স্থানে টিন আকরিক এবং হুনান এবং অন্যান্য স্থানে মূলত স্ফ্যালেরাইটে বিদ্যমান। গ্যালিয়াম ধাতু আবিষ্কারের শুরুতে, এর প্রয়োগের উপর সংশ্লিষ্ট গবেষণার অভাবের কারণে, লোকেরা সর্বদা বিশ্বাস করে যে এটি কম ব্যবহারযোগ্য ধাতু। তবে, তথ্য প্রযুক্তির ক্রমাগত বিকাশ এবং নতুন শক্তি এবং উচ্চ প্রযুক্তির যুগের সাথে, গ্যালিয়াম ধাতু তথ্য ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসাবে মনোযোগ পেয়েছে এবং এর চাহিদাও ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে।

2, ধাতু গ্যালিয়ামের প্রয়োগ ক্ষেত্র

১. সেমিকন্ডাক্টর ক্ষেত্র

গ্যালিয়াম প্রধানত অর্ধপরিবাহী পদার্থের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, যেখানে গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) উপাদান সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এবং প্রযুক্তিটি সবচেয়ে পরিপক্ক। তথ্য প্রচারের বাহক হিসেবে, অর্ধপরিবাহী পদার্থ গ্যালিয়ামের মোট ব্যবহারের ৮০% থেকে ৮৫%, যা মূলত বেতার যোগাযোগে ব্যবহৃত হয়। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ারগুলি যোগাযোগের ট্রান্সমিশন গতি 4G নেটওয়ার্কের তুলনায় ১০০ গুণ বৃদ্ধি করতে পারে, যা 5G যুগে প্রবেশে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে। তাছাড়া, গ্যালিয়াম তার তাপীয় বৈশিষ্ট্য, নিম্ন গলনাঙ্ক, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং ভাল প্রবাহ কর্মক্ষমতার কারণে অর্ধপরিবাহী অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাপ অপচয় মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলিতে গ্যালিয়াম ভিত্তিক সংকর ধাতুর আকারে গ্যালিয়াম ধাতু প্রয়োগ করলে ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির তাপ অপচয় ক্ষমতা এবং দক্ষতা উন্নত হতে পারে।

2. সৌর কোষ

সৌর কোষের বিকাশ প্রাথমিক মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সৌর কোষ থেকে পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন পাতলা ফিল্ম কোষে রূপান্তরিত হয়েছে। পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন পাতলা ফিল্ম কোষের উচ্চ মূল্যের কারণে, গবেষকরা সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলিতে কপার ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম সেলেনিয়াম পাতলা ফিল্ম (CIGS) কোষ আবিষ্কার করেছেন [3]। CIGS কোষগুলির কম উৎপাদন খরচ, বৃহৎ ব্যাচ উৎপাদন এবং উচ্চ আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর হারের সুবিধা রয়েছে, যার ফলে বিস্তৃত উন্নয়ন সম্ভাবনা রয়েছে। দ্বিতীয়ত, অন্যান্য উপকরণ দিয়ে তৈরি পাতলা ফিল্ম কোষের তুলনায় গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সৌর কোষগুলির রূপান্তর দক্ষতার উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। তবে, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড উপকরণের উচ্চ উৎপাদন খরচের কারণে, বর্তমানে এগুলি প্রধানত মহাকাশ এবং সামরিক ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

৩. হাইড্রোজেন শক্তি

বিশ্বজুড়ে জ্বালানি সংকট সম্পর্কে ক্রমবর্ধমান সচেতনতার সাথে সাথে, মানুষ অ-নবায়নযোগ্য শক্তির উৎসগুলি প্রতিস্থাপন করার চেষ্টা করছে, যার মধ্যে হাইড্রোজেন শক্তি উল্লেখযোগ্য। তবে, হাইড্রোজেন সংরক্ষণ এবং পরিবহনের উচ্চ ব্যয় এবং কম নিরাপত্তা এই প্রযুক্তির বিকাশকে বাধাগ্রস্ত করে। ভূত্বকের সবচেয়ে প্রচুর ধাতব উপাদান হিসাবে, অ্যালুমিনিয়াম কিছু পরিস্থিতিতে জলের সাথে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন তৈরি করতে পারে, যা একটি আদর্শ হাইড্রোজেন সংরক্ষণ উপাদান। তবে, ধাতব অ্যালুমিনিয়ামের পৃষ্ঠের সহজ জারণ একটি ঘন অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করে, যা বিক্রিয়াকে বাধা দেয়, গবেষকরা দেখেছেন যে নিম্ন গলনাঙ্কের ধাতব গ্যালিয়াম অ্যালুমিনিয়ামের সাথে একটি সংকর ধাতু তৈরি করতে পারে এবং গ্যালিয়াম পৃষ্ঠের অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড আবরণ দ্রবীভূত করতে পারে, যার ফলে বিক্রিয়াটি এগিয়ে যেতে পারে [4], এবং ধাতব গ্যালিয়াম পুনর্ব্যবহৃত এবং পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে। অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম খাদ উপকরণের ব্যবহার দ্রুত প্রস্তুতি এবং হাইড্রোজেন শক্তির নিরাপদ সঞ্চয় এবং পরিবহনের সমস্যার ব্যাপকভাবে সমাধান করে, নিরাপত্তা, অর্থনীতি এবং পরিবেশগত সুরক্ষা উন্নত করে।

৪. চিকিৎসা ক্ষেত্র

গ্যালিয়াম সাধারণত চিকিৎসা ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় কারণ এর অনন্য বিকিরণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা ম্যালিগন্যান্ট টিউমারের ইমেজিং এবং প্রতিরোধের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। গ্যালিয়াম যৌগগুলির স্পষ্ট অ্যান্টিফাঙ্গাল এবং অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকলাপ রয়েছে এবং শেষ পর্যন্ত ব্যাকটেরিয়া বিপাককে হস্তক্ষেপ করে জীবাণুমুক্তকরণ অর্জন করে। এবং গ্যালিয়াম অ্যালয়গুলি থার্মোমিটার তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন গ্যালিয়াম ইন্ডিয়াম টিন থার্মোমিটার, একটি নতুন ধরণের তরল ধাতু অ্যালয় যা নিরাপদ, অ-বিষাক্ত এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ, এবং বিষাক্ত পারদ থার্মোমিটার প্রতিস্থাপন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এছাড়াও, গ্যালিয়াম ভিত্তিক অ্যালয়ের একটি নির্দিষ্ট অনুপাত ঐতিহ্যবাহী রূপালী অ্যামালগামকে প্রতিস্থাপন করে এবং ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে একটি নতুন ডেন্টাল ফিলিং উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

৩, আউটলুক

যদিও চীন বিশ্বের অন্যতম প্রধান গ্যালিয়াম উৎপাদক, তবুও চীনের গ্যালিয়াম শিল্পে এখনও অনেক সমস্যা রয়েছে। সহযোগী খনিজ হিসেবে গ্যালিয়ামের পরিমাণ কম থাকার কারণে, গ্যালিয়াম উৎপাদনকারী প্রতিষ্ঠানগুলি ছড়িয়ে ছিটিয়ে রয়েছে এবং শিল্প শৃঙ্খলে দুর্বল সংযোগ রয়েছে। খনির প্রক্রিয়ায় মারাত্মক পরিবেশ দূষণ রয়েছে এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যালিয়ামের উৎপাদন ক্ষমতা তুলনামূলকভাবে দুর্বল, প্রধানত কম দামে মোটা গ্যালিয়াম রপ্তানি এবং উচ্চ মূল্যে পরিশোধিত গ্যালিয়াম আমদানির উপর নির্ভর করে। তবে, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশ, মানুষের জীবনযাত্রার মান উন্নত হওয়া এবং তথ্য ও শক্তির ক্ষেত্রে গ্যালিয়ামের ব্যাপক প্রয়োগের সাথে সাথে গ্যালিয়ামের চাহিদাও দ্রুত বৃদ্ধি পাবে। উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যালিয়ামের তুলনামূলকভাবে পিছিয়ে থাকা উৎপাদন প্রযুক্তি অনিবার্যভাবে চীনের শিল্প উন্নয়নে বাধা সৃষ্টি করবে। চীনে বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির উচ্চ-মানের উন্নয়ন অর্জনের জন্য নতুন প্রযুক্তির বিকাশ অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।