Nos chame de cético, mas nós apostamos que você não sabia que o 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane está dentro do seu PC. Não é tão conhecido como o silício, mas as motherboards de hoje não seriam tão confiáveis ​​sem ele.

Esta é apenas a ponta do iceberg - os PCs são construídos a partir de uma série de materiais obscuros, muitos dos quais são extremamente caros e difíceis de extrair ou extrair. As chances são que você não seria capaz de descrever as propriedades de neodímio, rutênio ou gálio, mas todos eles têm um papel vital a desempenhar para manter o seu PC funcionando sem problemas.

Aqui fazemos um passeio de parada do PC, componente por componente, investigando as substâncias surpreendentes que são usadas em sua fabricação. Vamos ver algo de suas propriedades exclusivas e por que elas são usadas, mas também investigaremos os materiais para ver como elas são e de onde elas vêm.

Vamos refletir sobre o que acontecerá quando os suprimentos dos elementos mais raros secarem, investigar se esses produtos químicos representam um risco para a saúde e revelar fatos pouco conhecidos e fascinantes sobre esses materiais mais misteriosos..

É claro que ter esses fatos ao seu alcance não o tornará mais eficaz em melhorar o desempenho do seu PC ou em escolher o próximo upgrade, mas você terá um início rápido quando for solicitado, em um questionário no pub. o que liga tântalo e nióbio.

Chips de silício

Então, os chips de silício - e aqui podemos incluir o processador, a memória, a GPU e o chip Southbridge - são feitos de silício, certo??

Bem silício é de vital importância, mas nenhum chip feito inteiramente de silício teria uma chance de trabalhar. Para olhar para um pedaço de silício você pensaria que era um metal, mas se você o largasse, as chances seriam de que ele quebrasse, o que não é o que você esperaria de um metal. Com propriedades intermediárias entre metais e não-metais, o silício faz parte de um pequeno grupo de elementos químicos conhecidos como metalóides ou semi-metais..

Semi-metálico também é como você descreveria as propriedades elétricas do silício - ele conduzirá eletricidade, mas não muito bem. No entanto, ao dopagem de silício - o termo técnico para adicionar uma pequena quantidade de outro elemento - sua condutividade pode ser muito melhorada.

Esta é a chave para o funcionamento do transistor, o bloco básico de todos os circuitos eletrônicos. Para encurtar a história, dopar com boro ou arsênico transforma o silício em algo chamado de semicondutor do tipo p, enquanto o dopagem com fósforo ou gálio cria um semicondutor do tipo n.

As razões para isso são muito complexas para explicar aqui, mas combinando materiais semicondutores do tipo n e do tipo p você acaba com um transistor, e conectando um número suficiente deles juntos, você pode criar um processador.

Os transistores são conectados usando tiras de cobre finas. Um chip complicado precisará de várias camadas de trilhos de cobre, portanto, camadas de material isolante devem ser usadas entre elas para evitar que se danifiquem..

O isolador é o dióxido de silício - o mesmo composto que compõe a areia branca pura. Isso pode ser facilmente produzido pela oxidação da superfície da bolacha de silício quando os cavacos estão sendo fabricados..

A mistura exótica de produtos químicos em um processador não termina aqui. A Intel e a IBM apareceram há alguns anos quando começaram a usar um elemento chamado hafnium para melhorar o desempenho de seus chips. Se você não ouviu falar desse elemento obscuro antes, então você está em boa companhia.

Basta dizer que é um metal, e seus vizinhos próximos na tabela periódica são os elementos igualmente raros lutécio, tântalo e o material radioativo rutherfordium. Se você anseia por fatos pouco conhecidos, é nomeado após Hafnia, que é o nome latino para a capital dinamarquesa, Copenhagen, onde foi descoberto em 1923.

De maneira preocupante, por causa de seu uso nas barras de controle de reatores nucleares, alguns especialistas sugeriram que ela acabará dentro de 10 anos com as taxas atuais de consumo. No entanto, isso é muito tempo no mundo dos semicondutores, e nos sentimos confiantes de que uma alternativa - talvez o zircônio - irá atingir a marca.

Embora a aparente escassez de háfnio possa sugerir que seria caro, há outro elemento encontrado em muitos processadores que custa cerca de 50 vezes mais, grama por grama.

O ouro é usado apenas em quantidades muito pequenas, mas é usado como revestimento nos pinos ou blocos da maioria dos processadores de alto desempenho. A propriedade que faz com que seja um bom material para jóias também o torna um excelente metal para componentes de revestimento: como um elemento pouco reativo, ele não mancha devido à reação com o ar..

Isso não afeta apenas sua aparência - significa que o bom contato elétrico entre o processador e seu soquete não diminuirá com o tempo.

Se você se considera consciente da segurança, pode ter levantado as sobrancelhas ao mencionar um elemento específico usado na fabricação de semicondutores. Cento e cinquenta anos atrás, quando a indústria de mineração de estanho da Cornualha estava em pleno andamento, esse elemento era um subproduto da produção de estanho, e foi vendido para a América como um pesticida na luta contra o besouro bicudo que estava devastando o país. culturas de algodão.

O elemento em questão é o arsênico, um constituinte minoritário da cassiterita de minério de estanho, e que foi expelido por tratamento térmico em um calcinador e condensado em uma câmara chamada labirinto. Dado o fato de que os meninos que foram empregados para remover o arsênico do labirinto raramente viviam além dos seus 20 anos, você seria dispensado por questionar o quão sensato é colocá-lo em PCs..

Você ficará aliviado ao saber que apenas pequenas porções de um chip de silício são dopadas e, mesmo assim, as concentrações medidas em algumas partes por milhão são tudo o que é necessário para fornecer todas essas importantes propriedades semicondutoras. A questão é que os circuitos integrados não contêm mais do que quantidades vestigiais de arsênico.

Bandejas de disco rígido

Todos sabemos que os discos rígidos armazenam dados magneticamente, mas há poucas semelhanças entre eles e o antigo formato DAT usado na década de 1980. Ambos usam a cabeça para ler e gravar dados em mídia magnética, mas aí a similaridade acaba.

Os discos magnéticos usam uma forma de gravação muito mais eficiente do que é possível com uma fita flexível, embora essa eficiência tenha um preço. Enquanto a fita magnética é uma tira simples e barata de filme plástico impregnado com óxido de ferro (ferrugem) ou, mais recentemente, dióxido de cromo, o prato de um disco rígido é fabricado em um processo multi-estágio muito mais caro que exige um grau extremamente alto. de precisão, e usa alguns materiais interessantes e esotéricos.

O ponto de partida é um disco simples, usinado para altas tolerâncias a partir de um material não magnético. Desta forma, as propriedades magnéticas podem ser precisamente ajustadas adicionando camadas finas de outros materiais.

O disco é normalmente feito de vidro ou metal. O alumínio é uma boa escolha, uma vez que é leve e não magnético, mas os discos rígidos precisam ser robustos e o alumínio não é suficientemente duro por si só. Em vez disso, o material usado é uma liga de alumínio e magnésio, além de pequenas quantidades de outros elementos como silício, cobre e zinco..

Há, portanto, cinco ou mais substâncias no prato branco, embora nenhuma delas seja exatamente rara ou incomum - os materiais mais esotéricos são usados ​​mais tarde.

O prato girará a até 7.200 rpm, e a cabeça de leitura / gravação irá pairar milionésimos de milímetro acima dele, portanto, qualquer irregularidade seria catastrófica - a cabeça cairia imediatamente. Não é possível polir a liga de alumínio com a suavidade necessária, por isso o branco deve ser revestido em uma camada de uma substância chamada NiP, que pode levar o alto polimento.

Este material é uma liga de níquel e fósforo. Uma liga é geralmente considerada uma mistura de substâncias que compartilham suas propriedades, mas o NiP não poderia ser mais diferente de suas partes constituintes..

O fósforo é um elemento não metálico e muito reativo. Em sua forma elementar branca, ela se inflamará espontaneamente no ar e queimará ferozmente. Também é altamente tóxico e brilha no escuro. No entanto, como o níquel, o NiP tem todas as propriedades de um metal e é relativamente inerte.

Estranhamente, embora o níquel seja magnético, o NiP não é. A maioria dos outros materiais do prato é responsável por suas propriedades magnéticas. O ferro é o material magnético mais conhecido, mas aqueles que você encontra em um disco rígido são muito mais interessantes. Existem muitos metais magnéticos (ou, para ser mais precisos, ferromagnéticos), mas aqueles usados ​​em um disco rígido são escolhidos pelas maneiras em que eles interagem..

Uma vez que uma explicação mais detalhada nos levaria às complexidades da física, ficaremos bem longe do "porquê" e nos concentraremos diretamente no "o quê". Primeiro, há algo chamado de underlayer magnético suave, que é feito de uma liga de cobalto, níquel e ferro.

Nos discos de maior desempenho, a subcamada magnética macia é dividida em duas por uma fina camada do elemento rutênio. Apenas uma quantidade muito pequena é necessária, o que é tão bom - como o 74º elemento mais abundante na Terra (e existem apenas 90 elementos que ocorrem naturalmente), o rutênio é mais raro do que o ouro e a platina..

Contabilizando uma parte por bilhão da crosta terrestre, apenas 12 toneladas são produzidas anualmente, o que é suficiente apenas para fazer um cubo de um metro. Seu nome vem da Rutênia, a palavra latina do século XIII para a antiga terra de Rus, que compreendia partes do dia atual na Rússia, Bielorrússia, Ucrânia, Eslováquia e Polônia..

A verdadeira camada de gravação é onde encontramos os materiais realmente caros, já que agora estamos olhando para uma liga de cobalto, cromo e platina. Embora a platina seja mais abundante do que o rutênio, por ter muito mais usos - principalmente como catalisador na indústria química e conversores catalíticos em carros - é muito mais caro. Atualmente, ele é vendido por US $ 1.500 por onça troy, o que resulta em mais de US $ 48.000 por quilo.

Cabeças de disco rígido

Elementos raros e caros não são encontrados apenas no prato, como veremos quando olharmos para a outra parte importante de um disco rígido - o cabeçote de leitura / gravação. A cabeça é anexada a uma montagem de braço, que pode se mover para acessar qualquer uma das trilhas concêntricas de dados no prato.

Uma parte integrante do braço é uma bobina de fio que se move em um campo magnético sempre que uma corrente elétrica é aplicada. Esse campo magnético é fornecido por um ímã muito poderoso, do qual um constituinte principal é o neodímio.

O neodímio tem a mesma aparência de qualquer outro metal, mas é único por ser o mais magnético de todos os elementos. Em sua forma bruta, essa propriedade não é particularmente útil, já que o neodímio tem um ponto de cura tão baixo - a temperatura acima da qual o magnetismo é perdido - que qualquer coisa que contenha um ímã de neodímio teria que ser refrigerado.

É aqui que entram esses outros metais. Ao misturar duas partes de neodímio com 14 partes de ferro e uma parte de boro, é obtida uma combinação de magnetismo forte e um alto ponto de curvatura. E nós realmente estamos falando de ímãs fortes - um ímã de neodímio-ferro-boro pode levantar mais de mil vezes seu próprio peso.

Isso deu origem a preocupações com a segurança - se você tentar desmontar um disco rígido antigo, verifique se os dedos estão bem fora do caminho se o par de ímãs de neodímio se encontrarem juntos.

Isso não é tudo - embora neodímio, ferro e boro sejam todos maleáveis, a liga usada em ímãs é quebradiça, então se você permitir que um par de ímãs de neodímio se encaixem a partir de qualquer distância, fique atento a fragmentos de liga.