10 usos notáveis ​​para silício

O silício , um dos elementos mais importantes dos últimos tempos, é um componente vital de circuitos integrados de alta potência e lasers assistidos por plasma. Ao longo da história, o sólido frágil e metálico teve uma infinidade de usos fascinantes, mesmo antes de sua descoberta em 1824 (algumas fontes dizem que foi em 1823). Sendo o oitavo elemento mais abundante no universo em massa, é responsável por uma parte significativa do mundo em que vivemos.

Hoje, interagimos com o silício em muitos momentos de nossas vidas – desde admirar uma pedra preciosa brilhante até aplicar selante em nossos banheiros. Podemos não compreender todo o seu potencial neste momento, mas a gama de propriedades notáveis ​​oferecidas pelo silício significa que é provável que esteja na vanguarda de quaisquer avanços tecnológicos.

Afinal, como disse certa vez Bill Gates: “Sempre haverá ignorância, e a ignorância leva ao medo. Mas com o tempo, as pessoas aceitarão seus mestres de silício.”

10 Semicondutores e microprocessadores

Os semicondutores revolucionaram o mundo moderno. Cada vez que usamos um aparelho eletrônico, navegamos na web ou olhamos nossos smartphones, contamos com semicondutores para realizar uma função. O dispositivo no qual você está lendo este artigo usa semicondutores sofisticados em seu microprocessador e transistores, provavelmente feitos de silício.

Existem várias propriedades atômicas notáveis ​​que tornam o silício um ingrediente vital para a computação de última geração. Não é por acaso que o Vale de Santa Clara – o centro tecnológico pioneiro dos EUA – foi denominado “ Vale do Silício ”. Um enorme número de empresas lucrativas e start-ups emergentes – incluindo Intel, Apple, Facebook e Uber – dependem de chips e microprocessadores de silício.

Devido à estrutura eletrônica intrínseca dos átomos, os cristais de silício puro são fortes isolantes de eletricidade. Apenas uma pequena quantidade de corrente é capaz de fluir. No entanto, quando outro elemento é adicionado à mistura em pequenas doses, o silício muda as propriedades de um isolante para um condutor parcial de corrente – um verdadeiro “semicondutor”. Este processo é conhecido como doping. ^[1]

O exemplo mais simples de semicondutor é o diodo, componente encontrado em circuitos que conduz eletricidade em uma direção e a bloqueia na outra. Eles são comumente usados ​​para fazer aparelhos como válvulas ou rádios. Os transistores semicondutores encontrados nos microprocessadores são essencialmente uma forma mais complexa de diodo de três vias.

9 Crescimento da planta

O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre . O oxigênio é o primeiro. Nosso solo é naturalmente rico em silício, e diversas plantas e gramíneas de folha larga são capazes de absorvê-lo em seus tecidos. Ao contrário de minerais como fósforo e nitrogênio, o silício não é essencial para a sobrevivência das plantas. No entanto, por razões que os cientistas estão tentando determinar, observou-se que ela proporciona vários benefícios para algumas floras.

Diz-se que o silício é especialmente positivo quando as plantas enfrentam estresse. Através da absorção, as plantas melhoram a sua capacidade de resistir às secas e são capazes de sobreviver por longos períodos de tempo sem água antes de murcharem.

Além disso, no arroz e no trigo, o silício pode melhorar a resistência do caule. Sem ele, eles ficam enfraquecidos e podem ser danificados pelas intempéries. Em alguns casos, descobriu-se que também torna as plantas mais resistentes aos ataques de fungos patogénicos.

Dito isto, o silício só é benéfico com moderação. Foi demonstrado que níveis excessivos prejudicam e danificam as flores dos girassóis e de algumas espécies de margaridas. ^[2]

8 Silicone Médico

Além do silício puro, existem várias outras substâncias prolíficas à base de silício. Fora de sua forma original, o silício assume uma série de propriedades diferentes. Naturalmente, é uma substância dura e quebradiça que se comporta de forma semelhante a um metal . Misturado com carbono, hidrogênio e oxigênio, o elemento pode ser sintetizado na borracha de silicone altamente flexível.

Valorizada por sua alta versatilidade e excelente resistência a temperaturas e produtos químicos, a borracha de silicone tem sido utilizada em uma ampla gama de usos. A partir da década de 1960, o material tornou-se rapidamente uma escolha popular para fabricantes aeroespaciais, elétricos e industriais. A indústria médica também encontrou diversas aplicações, incluindo aparelhos auditivos, tubos de drenagem e cateteres balão. ^[3]

Além da borracha, o silicone também ganhou destaque como ferramenta médica para uso no aumento dos seios. Implantes preenchidos com gel de silicone são inseridos nos seios para melhorar sua forma e tamanho.

A opção de implantes de solução salina também está disponível. No entanto, os de silicone têm menos probabilidade de murchar ou enrugar e, em muitos casos, proporcionam uma sensação mais natural. É estranho pensar que uma substância usada como selante para aviões também seja um componente-chave da cirurgia estética.

7 Comunicando-se com Extraterrestres

Quando a Apollo 11 pousou na Lua em julho de 1969, os astronautas deixaram para trás uma bandeira dos EUA, uma placa comemorativa e um pequeno disco de silício do tamanho de uma moeda de cinquenta centavos. Gravadas nesse disco estão 73 mensagens personalizadas, cada uma do líder de um país diferente. Entre os nomes incluídos no disco estão Richard Nixon, Papa Paulo VI, Rainha Elizabeth II, Haile Selassie I e Pierre Trudeau, pai do atual primeiro-ministro canadense.

Para caber, as letras tiveram que ser reduzidas 200 vezes até ficarem quase visíveis e menores que a cabeça de um alfinete. Também no disco estão os nomes de vários líderes históricos dos EUA e uma inscrição no topo que dizia: “Mensagens de boa vontade de todo o mundo trazidas à Lua pelos astronautas da Apollo 11”. ^[4]

As temperaturas na Lua podem flutuar entre 121 graus Celsius (250 °F) e -173 graus Celsius (-280 °F), portanto o material do disco precisava ser capaz de suportar temperaturas de ambos os extremos. As declarações foram gravadas no disco através de um processo usado para construir circuitos integrados.

6 Massa boba

A borracha tornou-se escassa durante a Segunda Guerra Mundial . O material era um trunfo fundamental para as forças aliadas, que dependiam da borracha para a fabricação de máscaras de gás, botas e pneus de caminhão. A invasão táctica da Indonésia pelo Japão em 1942 isolou totalmente os Aliados do seu abastecimento de borracha. Eles precisavam reagir bruscamente ou enfrentar a derrota.

Os cientistas foram enviados para encontrar um substituto artificial útil . No processo, o químico americano Earl Warrick (que mais tarde esteve envolvido na invenção da borracha de silicone) tropeçou em uma substância estranha depois de misturar óleo de silicone e ácido bórico. Noutra parte do país, James Wright, engenheiro da General Electric, fez a mesma descoberta independentemente de Warrick.

A sua criação acidental não era uma alternativa adequada para a borracha. Em vez disso, produziram um fluido não newtoniano. Quando atingido por uma grande explosão de força, o fluido age como um sólido duro. Manuseie-o com delicadeza e ele escorrerá e fluirá como um líquido. Efeitos semelhantes foram observados em creme, tinta e ketchup.

Infelizmente, apesar da nova massa ter se tornado um enorme sucesso, nenhum dos dois ganhou muito dinheiro com ela. Em vez disso, o empresário Peter Hodgson comprou os direitos de produção e ganhou milhões, enquanto Warrick, que patenteou a invenção, ganhou um dólar. ^[5]

5 Opalas

Popular entre vários líderes históricos de alto nível, a opala vibrante obtém o seu brilho brilhante do composto de sílica rico em oxigénio. As gemas são formadas por pequenas esferas amorfas de sílica compactadas firmemente umas nas outras.

Estas esferas têm uma capacidade notável de refratar a luz que passa — uma ocorrência chamada “opalescência” — o que confere às opalas o seu brilho único semelhante ao do arco-íris. As cores exatas e os comprimentos de onda refratados dependem da estrutura interna da sílica.

Sua aparência marcante fez das opalas uma das pedras preciosas mais desejáveis ​​ao longo da história e conquistou vários defensores poderosos. O senador romano Nonius foi enviado para o exílio depois de se recusar a vender uma opala de alto valor a Marco Antônio. A Rainha Vitória e suas filhas os usavam com frequência, com grande aclamação, e os presenteavam com amigos recém-casados.

Por volta da virada do século 19, Napoleão Bonaparte deu à sua esposa Josephine uma espetacular opala carmesim conhecida como “Queima de Tróia” por seu profundo tom de fogo.

Na verdade, o filósofo romano Plínio, o Velho, descreveu as opalas como sendo superiores a todas as outras pedras preciosas:

Há neles um fogo mais suave que o rubi, há o púrpura brilhante da ametista e o verde mar da esmeralda – todos brilhando juntos em uma união incrível. Alguns, em seu esplendor, rivalizam com as cores dos pintores, outros com a chama do enxofre ardente ou do fogo avivado pelo óleo. ^[6]

4 Exército de terracota

O Exército de Terracota e a física quântica estão muito mais intimamente ligados do que você imagina. Os dois assuntos aparentemente díspares estão conectados por um pigmento sintético conhecido como roxo Han, uma antiga coloração feita de silicato de cobre e bário.

Embora seu uso tenha diminuído por volta de 220 d.C., o pigmento vívido ganhou popularidade na época da dinastia Zhou na China . Alguns vestígios permanecem nas esculturas de terracota do local de descanso de Qin Shi Huang.

Em temperaturas extremamente baixas, o roxo Han à base de silício se comporta de maneira rara e fascinante. Conforme explicado por físicos da Universidade de Stanford, quaisquer ondas magnéticas que viajam são despojadas de uma de suas dimensões. O roxo Han na verdade transforma o tridimensional em bidimensional. Alguns pesquisadores acreditam que os estudos sobre a substância poderiam ser aplicados ao desenvolvimento de computadores quânticos. ^[7]

Então, como uma antiga dinastia chinesa obteve acesso a uma cor tão cientificamente complexa? A teoria é que eles o criaram acidentalmente como subproduto da fabricação de vidro.

3 Diatomáceas

Envolto em uma concha à base de silício, o termo “diatomáceas” refere-se a uma ampla família de algas que vive em águas de todo o mundo. Os organismos unicelulares têm estado no centro de numerosos estudos devido à sua fascinante estrutura biológica.

Cada um está envolto em uma parede celular especializada conhecida como frústula, feita de sílica, a mesma substância a partir da qual as opalas são formadas. Essas caixas altamente embelezadas deram às diatomáceas o título apropriado de “joias do mar”.

A frústula não é na verdade uma parede contínua. Em vez disso, é formado por duas metades sobrepostas de tamanhos diferentes – a epíteca maior e a hipoteca menor. Quando uma diatomácea se reproduz, estas duas metades se separam. As metades de sílica separadas formam novas frústulas, produzindo uma segunda meia concha, que geralmente é menor que a original.

Com o tempo, as diatomáceas tornam-se progressivamente menores à medida que se dividem e se multiplicam. Sabe-se que alguns diminuem de tamanho em 60% em questão de meses. Para evitar que a espécie caia no esquecimento, as diatomáceas produzem esporos de crescimento que as restauram ao seu tamanho original. ^[8]

2 O objeto mais redondo do mundo

No Centro Australiano de Óptica de Precisão, em Sydney, está o objeto mais redondo do mundo. A esfera foi projetada com um nível fenomenal de precisão. Se fosse do tamanho da Terra, a diferença entre o vale mais baixo e o pico mais alto seria de apenas 14 metros (46 pés). Só as matérias-primas custam espantosos um milhão de euros. E é feito de silício puro.

Os engenheiros do Projeto Avogadro criaram a esfera superlisa para ajudar a determinar uma unidade de medida fundamental. Desde 1889, o quilograma é definido por um pequeno cilindro de platina e irídio trancado num cofre em Paris. Este objeto é oficialmente conhecido como Protótipo Internacional de Quilograma, apelidado de “Big K”. ^[9]

No entanto, por razões sobre as quais os especialistas não conseguem chegar a acordo, a massa do Big K variou ao longo dos últimos 130 anos e, portanto, precisa de ser substituída por uma alternativa mais fiável.

A esfera de silício foi uma das sucessoras propostas para Big K. No entanto, foi rejeitada em favor de uma definição diferente. Em vez disso, em 20 de maio de 2019, o quilograma será redefinido por um instrumento sofisticado conhecido como balança de watts.

1 Um projeto para a vida?

Vida baseada em silício. A ideia é um mito rebuscado que existe apenas nos mundos imaginados da ficção científica ou é uma possibilidade tangível?

Toda a vida como a conhecemos é construída sobre o elemento carbono. Suas propriedades fazem dele o alicerce perfeito para a vida terrestre: é abundante, é um ingrediente essencial para uma infinidade de moléculas complexas e cada átomo de carbono possui quatro elétrons em sua camada externa. Todas essas propriedades também são verdadeiras para o silício.

Dito isto, existem algumas diferenças fundamentais entre os dois elementos. As longas cadeias moleculares formadas pelo silício são muito menos estáveis ​​do que as suas homólogas baseadas no carbono, e a relação química entre o silício e o oxigénio sugere que a respiração tradicional seria quase impossível. ^[10]

Devido às propriedades intrínsecas dos átomos, é altamente improvável que a vida baseada no silício possa prosperar na Terra. Mas não devemos descartar totalmente a possibilidade. Poderia haver criaturas de silício morando em algum recanto distante do cosmos? Por enquanto, o mistério permanece.