মেটাল টার্মিনেটর - গ্যালিয়াম

এক ধরনের ধাতু আছে যা খুবই জাদুকরী। দৈনন্দিন জীবনে, এটি পারদের মতো তরল আকারে উপস্থিত হয়। আপনি যদি এটি একটি ক্যানের উপর ফেলে দেন তবে আপনি অবাক হয়ে দেখতে পাবেন যে বোতলটি কাগজের মতো ভঙ্গুর হয়ে যায় এবং এটি একটি খোঁচা দিয়ে ভেঙে যায়। এছাড়াও, তামা এবং লোহার মতো ধাতুতে এটি ফেলে দিলেও এই পরিস্থিতির সৃষ্টি হয়, যাকে "ধাতুর সমাপ্তিকারী" বলা যেতে পারে। কি কারণে এটি এই ধরনের বৈশিষ্ট্য আছে? আজ আমরা ধাতব গ্যালিয়ামের জগতে প্রবেশ করব।

1, কি উপাদানগ্যালিয়াম ধাতু

গ্যালিয়াম মৌলটি মৌলগুলির পর্যায় সারণীতে চতুর্থ পর্যায় IIIA গ্রুপে রয়েছে। বিশুদ্ধ গ্যালিয়ামের গলনাঙ্ক খুবই কম, মাত্র 29.78 ℃, কিন্তু স্ফুটনাঙ্ক 2204.8 ℃ পর্যন্ত। গ্রীষ্মে, এর বেশিরভাগই তরল হিসাবে বিদ্যমান এবং তালুতে রাখলে গলিত হতে পারে। উপরের বৈশিষ্ট্যগুলি থেকে, আমরা বুঝতে পারি যে গ্যালিয়াম তার কম গলনাঙ্কের কারণে সঠিকভাবে অন্যান্য ধাতুগুলিকে ক্ষয় করতে পারে। তরল গ্যালিয়াম অন্যান্য ধাতুর সাথে সংকর ধাতু তৈরি করে, যা আগে উল্লিখিত জাদুকরী ঘটনা। পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে এর উপাদান মাত্র 0.001%, এবং এর অস্তিত্ব 140 বছর আগে পর্যন্ত আবিষ্কৃত হয়নি। 1871 সালে, রাশিয়ান রসায়নবিদ মেন্ডেলিভ উপাদানগুলির পর্যায় সারণী সংক্ষিপ্ত করেন এবং ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে দস্তার পরে, অ্যালুমিনিয়ামের নীচেও একটি উপাদান রয়েছে, যার অ্যালুমিনিয়ামের অনুরূপ বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটিকে "অ্যালুমিনিয়ামের মতো উপাদান" বলা হয়। 1875 সালে, যখন ফরাসি বিজ্ঞানী বোওয়াবর্ডল্যান্ড একই পরিবারের ধাতব উপাদানগুলির বর্ণালী রেখার আইন অধ্যয়ন করছিলেন, তখন তিনি স্প্যালারাইটে (জেডএনএস) একটি অদ্ভুত আলোক ব্যান্ড খুঁজে পান, তাই তিনি এই "অ্যালুমিনিয়ামের মতো উপাদান" খুঁজে পান এবং তারপরে তার মাতৃভূমির নামে এটির নামকরণ করেন। ফ্রান্স (গৌল, ল্যাটিন গ্যালিয়া), এই উপাদানটির প্রতিনিধিত্ব করার জন্য গা চিহ্ন সহ, তাই গ্যালিয়াম রাসায়নিক উপাদানের ইতিহাসে ভবিষ্যদ্বাণী করা প্রথম উপাদান হয়ে ওঠে আবিষ্কার, এবং তারপর পরীক্ষায় নিশ্চিত উপাদান পাওয়া যায়।

গ্যালিয়াম প্রধানত চীন, জার্মানি, ফ্রান্স, অস্ট্রেলিয়া, কাজাখস্তান এবং বিশ্বের অন্যান্য দেশে বিতরণ করা হয়, যার মধ্যে চীনের গ্যালিয়াম সম্পদের মজুদ বিশ্বের মোটের 95% এরও বেশি, প্রধানত শানসি, গুইঝো, ইউনান, হেনান, গুয়াংজিতে বিতরণ করা হয়। এবং অন্যান্য জায়গা [1]. বন্টন প্রকারের ক্ষেত্রে, শানসি, শানডং এবং অন্যান্য স্থানগুলি প্রধানত বক্সাইটে, ইউনান এবং টিনের আকরিকের অন্যান্য স্থানে এবং হুনান এবং অন্যান্য স্থানগুলি প্রধানত স্ফ্যালেরাইটে বিদ্যমান। গ্যালিয়াম ধাতু আবিষ্কারের শুরুতে, এর প্রয়োগ সম্পর্কিত গবেষণার অভাবের কারণে, লোকেরা সর্বদা বিশ্বাস করে যে এটি একটি কম ব্যবহারযোগ্য ধাতু। যাইহোক, 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, মেটাল গ্যালিয়ামের প্রয়োগ ক্ষেত্র

1. অর্ধপরিবাহী ক্ষেত্র

গ্যালিয়াম প্রধানত অর্ধপরিবাহী পদার্থের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) উপাদান সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এবং প্রযুক্তিটি সবচেয়ে পরিপক্ক। তথ্য প্রচারের বাহক হিসাবে, অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলি গ্যালিয়ামের মোট খরচের 80% থেকে 85% জন্য দায়ী, প্রধানত বেতার যোগাযোগে ব্যবহৃত হয়। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড পাওয়ার এম্প্লিফায়ারগুলি 4G নেটওয়ার্কের চেয়ে 100 গুণ কমিউনিকেশন ট্রান্সমিশন স্পিড বাড়াতে পারে, যা 5G যুগে প্রবেশ করতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে। অধিকন্তু, গ্যালিয়াম তার তাপীয় বৈশিষ্ট্য, নিম্ন গলনাঙ্ক, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং ভাল প্রবাহ কর্মক্ষমতার কারণে অর্ধপরিবাহী অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাপ অপচয় মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলিতে গ্যালিয়াম ভিত্তিক খাদ আকারে গ্যালিয়াম ধাতু প্রয়োগ করা ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির তাপ অপচয় করার ক্ষমতা এবং দক্ষতা উন্নত করতে পারে।

2. সৌর কোষ

সৌর কোষের বিকাশ প্রাথমিক মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সৌর কোষ থেকে পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন পাতলা ফিল্ম কোষে চলে গেছে। পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন পাতলা ফিল্ম কোষের উচ্চ খরচের কারণে, গবেষকরা অর্ধপরিবাহী পদার্থে কপার ইন্ডিয়াম গ্যালিয়াম সেলেনিয়াম থিন ফিল্ম (সিআইজিএস) কোষ আবিষ্কার করেছেন [৩]। সিআইজিএস কোষগুলির কম উৎপাদন খরচ, বড় ব্যাচের উৎপাদন, এবং উচ্চ আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর হারের সুবিধা রয়েছে, এইভাবে ব্যাপক বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে। দ্বিতীয়ত, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সৌর কোষের অন্যান্য উপকরণ দিয়ে তৈরি পাতলা ফিল্ম কোষের তুলনায় রূপান্তর দক্ষতায় উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। যাইহোক, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড সামগ্রীর উচ্চ উৎপাদন খরচের কারণে, এগুলি বর্তমানে প্রধানত মহাকাশ এবং সামরিক ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

3. হাইড্রোজেন শক্তি

সারা বিশ্বে শক্তি সঙ্কটের ক্রমবর্ধমান সচেতনতার সাথে, লোকেরা অ-নবায়নযোগ্য শক্তির উত্সগুলি প্রতিস্থাপন করতে চাইছে, যার মধ্যে হাইড্রোজেন শক্তি দাঁড়িয়েছে। যাইহোক, হাইড্রোজেন স্টোরেজ এবং পরিবহনের উচ্চ খরচ এবং কম নিরাপত্তা এই প্রযুক্তির বিকাশকে বাধা দেয়। ভূত্বকের মধ্যে সবচেয়ে প্রচুর পরিমাণে ধাতব উপাদান হিসাবে, অ্যালুমিনিয়াম নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে হাইড্রোজেন তৈরি করতে জলের সাথে প্রতিক্রিয়া করতে পারে, যা একটি আদর্শ হাইড্রোজেন স্টোরেজ উপাদান, যাইহোক, ধাতব অ্যালুমিনিয়ামের পৃষ্ঠের সহজ অক্সিডেশনের কারণে একটি ঘন অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করতে পারে। , যা প্রতিক্রিয়াকে বাধা দেয়, গবেষকরা দেখেছেন যে কম গলনাঙ্কের ধাতু গ্যালিয়াম অ্যালুমিনিয়ামের সাথে একটি সংকর ধাতু তৈরি করতে পারে এবং গ্যালিয়াম পৃষ্ঠের অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড আবরণ দ্রবীভূত করে, প্রতিক্রিয়াটিকে এগিয়ে যেতে দেয় [৪] এবং ধাতব গ্যালিয়াম পুনর্ব্যবহৃত এবং পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে। অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম খাদ উপকরণগুলির ব্যবহার হাইড্রোজেন শক্তির দ্রুত প্রস্তুতি এবং নিরাপদ সঞ্চয়স্থান এবং পরিবহন, নিরাপত্তা, অর্থনীতি এবং পরিবেশ সুরক্ষার উন্নতির সমস্যাকে ব্যাপকভাবে সমাধান করে।

4. চিকিৎসা ক্ষেত্র

গ্যালিয়াম সাধারণত তার অনন্য বিকিরণ বৈশিষ্ট্যের কারণে চিকিৎসা ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, যা ম্যালিগন্যান্ট টিউমারকে ইমেজিং এবং বাধা দেওয়ার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। গ্যালিয়াম যৌগগুলির সুস্পষ্ট অ্যান্টিফাঙ্গাল এবং অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ক্রিয়াকলাপ রয়েছে এবং শেষ পর্যন্ত ব্যাকটেরিয়া বিপাকের সাথে হস্তক্ষেপ করে জীবাণুমুক্তকরণ অর্জন করে। এবং গ্যালিয়াম অ্যালয়গুলি থার্মোমিটার তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন গ্যালিয়াম ইন্ডিয়াম টিন থার্মোমিটার, একটি নতুন ধরনের তরল ধাতু খাদ যা নিরাপদ, অ-বিষাক্ত এবং পরিবেশ বান্ধব, এবং বিষাক্ত পারদ থার্মোমিটার প্রতিস্থাপন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। উপরন্তু, গ্যালিয়াম ভিত্তিক সংকর ধাতুর একটি নির্দিষ্ট অনুপাত ঐতিহ্যগত সিলভার অ্যামালগামকে প্রতিস্থাপন করে এবং একটি নতুন ডেন্টাল ফিলিং উপাদান হিসাবে ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়।

3, আউটলুক

যদিও চীন বিশ্বের অন্যতম প্রধান গ্যালিয়াম উৎপাদক, তবুও চীনের গ্যালিয়াম শিল্পে অনেক সমস্যা রয়েছে। সঙ্গী খনিজ হিসাবে গ্যালিয়ামের কম সামগ্রীর কারণে, গ্যালিয়াম উত্পাদন উদ্যোগগুলি ছড়িয়ে ছিটিয়ে রয়েছে এবং শিল্প শৃঙ্খলে দুর্বল লিঙ্ক রয়েছে। খনির প্রক্রিয়ায় মারাত্মক পরিবেশগত দূষণ রয়েছে এবং উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্যালিয়ামের উৎপাদন ক্ষমতা তুলনামূলকভাবে দুর্বল, প্রধানত কম দামে মোটা গ্যালিয়াম রপ্তানি এবং উচ্চ মূল্যে পরিশোধিত গ্যালিয়াম আমদানির উপর নির্ভর করে। যাইহোক, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির উন্নয়ন, মানুষের জীবনযাত্রার মান উন্নয়ন এবং তথ্য ও শক্তির ক্ষেত্রে গ্যালিয়ামের ব্যাপক প্রয়োগের সাথে সাথে গ্যালিয়ামের চাহিদাও দ্রুত বৃদ্ধি পাবে। উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্যালিয়ামের তুলনামূলকভাবে পশ্চাদপদ উৎপাদন প্রযুক্তি অনিবার্যভাবে চীনের শিল্প উন্নয়নে বাধা সৃষ্টি করবে। চীনে বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির উচ্চ মানের উন্নয়ন অর্জনের জন্য নতুন প্রযুক্তির বিকাশ অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।