Llámenos escéptico, pero apostamos a que usted no sabía que 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane está contenido dentro de su PC. No es tan conocido como el silicio, pero las placas base de hoy no serían tan confiables sin él..

Esto es solo la punta del iceberg: las PC están construidas con una variedad de materiales oscuros, muchos de los cuales son extremadamente caros y difíciles de extraer o extraer. Es probable que no pueda describir las propiedades del neodimio, el rutenio o el galio, pero todos ellos tienen un papel vital que desempeñar para que su PC funcione sin problemas..

Aquí realizamos un recorrido por la PC, componente por componente, profundizando en las sorprendentes sustancias que se utilizan en su fabricación. Veremos algo de sus propiedades únicas y por qué se usan, pero también investigaremos los materiales por sí mismos para ver cómo se ven y de dónde vienen..

Reflexionaremos sobre lo que sucederá cuando se agoten los suministros de los elementos más raros, investigaremos si estos productos químicos representan un riesgo para la salud y revelaremos datos poco conocidos y fascinantes sobre estos materiales más misteriosos..

Por supuesto, tener estos datos al alcance de su mano no lo hará más eficaz para mejorar el rendimiento de su PC o elegir su próxima actualización, pero tendrá un comienzo rápido cuando se le pregunte, en un pub quiz. Lo que une el tantalio y el niobio..

Chips de silicona

Entonces, los chips de silicona (y aquí podríamos incluir el procesador, la memoria, la GPU y el chip Southbridge) están hechos de silicona, ¿verdad??

Bueno, el silicio es de vital importancia, pero ningún chip hecho completamente de silicio podría funcionar. Si miras una pieza de silicona, pensarías que es un metal, pero si la arrojas, es probable que se rompa, lo cual no es lo que esperas de un metal. Con propiedades intermedias entre metales y no metales, el silicio es parte de un pequeño grupo de elementos químicos conocidos como metaloides o semi-metales..

Semimetálico es también la forma en que describiría las propiedades eléctricas del silicio: conducirá la electricidad, pero no muy bien. Sin embargo, al dopar silicona, el término técnico para agregar una pequeña cantidad de otro elemento, su conductividad se puede mejorar enormemente.

Esta es la clave para el funcionamiento del transistor, el componente básico de todos los circuitos electrónicos. Para abreviar una larga historia, el dopaje con boro o arsénico convierte el silicio en algo llamado semiconductor de tipo p, mientras que el dopaje con fósforo o galio crea un semiconductor de tipo n.

Las razones para esto son demasiado complejas de explicar aquí, pero al combinar materiales semiconductores de tipo n y tipo p terminas con un transistor, y al conectar suficientes de ellos puedes crear un procesador..

Los transistores se conectan mediante tiras de cobre delgadas. Un chip complicado necesitará varias capas de pistas de cobre, por lo que se deben usar capas de material aislante entre ellas para evitar que se corten.

El aislante es dióxido de silicio, el mismo compuesto que constituye la arena blanca pura. Esto se puede producir fácilmente oxidando la superficie de la oblea de silicio a medida que se fabrican los chips..

La mezcla exótica de productos químicos en un procesador no termina aquí. Intel e IBM llegaron a los titulares hace unos años cuando comenzaron a usar un elemento llamado hafnio para mejorar el rendimiento de sus chips. Si no has oído hablar de este elemento oscuro antes, entonces estás en buena compañía.

Basta con decir que es un metal, y sus vecinos cercanos en la tabla periódica son los elementos igualmente raros lutecio, tantalio y el material radioactivo rutherfordium. Si anhela hechos poco conocidos, se llama así por Hafnia, que es el nombre latino de la capital danesa, Copenhague, donde se descubrió en 1923..

Lo que es preocupante, debido a su uso en las barras de control de los reactores nucleares, algunos expertos han sugerido que se agotará dentro de 10 años a las tasas actuales de consumo. Sin embargo, es mucho tiempo en el mundo de los semiconductores, y confiamos en que una alternativa, tal vez el zirconio, estará a la altura de la marca..

Si bien la aparente escasez de hafnio podría sugerir que sería caro, en muchos procesadores se encuentra otro elemento que cuesta aproximadamente 50 veces más, gramo por gramo..

El oro solo se usa en cantidades muy pequeñas, pero se usa como recubrimiento en los pines o almohadillas de la mayoría de los procesadores de alto rendimiento. La propiedad que lo convierte en un buen material para joyería también lo convierte en un excelente metal para revestir componentes: como elemento bastante poco reactivo, no se deslustra debido a la reacción con el aire..

Esto no solo afecta su apariencia, sino que significa que el buen contacto eléctrico entre el procesador y su zócalo no disminuirá con el tiempo.

Si se considera consciente de la seguridad, puede haber alzado las cejas ante la mención de un elemento en particular utilizado en la fabricación de semiconductores. Hace ciento cincuenta años, cuando la industria minera de estaño de Cornualles estaba en pleno desarrollo, ese elemento era un subproducto de la producción de estaño, y se vendió a Estados Unidos como pesticida en la lucha contra el escarabajo gorgojo que devastó el país. cultivos de algodon.

El elemento en cuestión es el arsénico, un componente menor de la casiterita de mineral de estaño, que se eliminó mediante tratamiento térmico en un calcinador y se condensó en una cámara llamada laberinto. Dado el hecho de que los jóvenes que fueron empleados para eliminar el arsénico del laberinto rara vez vivieron más allá de sus primeros 20 años, estarías excusado por cuestionar qué tan sensato es ponerlo en una PC..

Se sentirá aliviado al saber que solo se dopan pequeñas porciones de un chip de silicio y, incluso entonces, las concentraciones medidas en unas pocas partes por millón son todo lo que se necesita para proporcionar todas esas propiedades importantes de semiconductores. La conclusión es que los circuitos integrados no contienen más que trazas de arsénico.

Discos de disco duro

Todos sabemos que los discos duros almacenan datos magnéticamente, pero hay pocas similitudes entre ellos y el antiguo formato DAT utilizado en la década de 1980. Ambos usan una cabeza para leer y escribir datos en medios magnéticos, pero ahí termina la similitud.

Los discos magnéticos utilizan una forma de grabación mucho más eficiente de lo que es posible con una cinta flexible, aunque esa eficiencia tiene un precio. Si bien la cinta magnética es una tira simple y barata de película plástica impregnada con óxido de hierro (óxido) o, más recientemente, dióxido de cromo, el disco de un disco duro se fabrica en un proceso de múltiples etapas mucho más costoso que exige un grado extremadamente alto De precisión, y utiliza algunos materiales interesantes y esotéricos..

El punto de partida es un disco plano, mecanizado a altas tolerancias de un material no magnético. De esta manera, las propiedades magnéticas se pueden ajustar con precisión agregando capas delgadas de otros materiales.

El disco normalmente está hecho de vidrio o metal. El aluminio es una buena opción ya que es ligero y no magnético, pero los discos duros deben ser robustos y el aluminio no es lo suficientemente duro por sí solo. En cambio, el material utilizado es una aleación de aluminio y magnesio, además de pequeñas cantidades de otros elementos como silicio, cobre y zinc..

Por lo tanto, hay cinco o más sustancias en la fuente en blanco, aunque ninguna de ellas es exactamente rara o inusual; los materiales más esotéricos se utilizan más adelante..

La fuente girará a 7,200 rpm y la cabeza de lectura / escritura se moverá millonésimas de milímetro por encima, por lo que cualquier irregularidad sería catastrófica: la cabeza se estrellaría de inmediato. No es posible pulir la aleación de aluminio a la suavidad necesaria, por lo que la pieza en bruto debe recubrirse con una capa de una sustancia llamada NiP, que puede absorber el pulido alto..

Este material es una aleación de níquel y fósforo. Una aleación se suele considerar como una mezcla de sustancias que comparte sus propiedades, pero NiP no podría ser más diferente de sus componentes..

El fósforo es un elemento no metálico, y muy reactivo. En su forma elemental blanca, se encenderá espontáneamente en el aire y arderá ferozmente. También es altamente tóxico y brilla en la oscuridad. Sin embargo, como el níquel, NiP tiene todas las propiedades de un metal y es relativamente inerte..

Aunque extrañamente, mientras que el níquel es magnético, NiP no lo es. La mayoría de los otros materiales en la bandeja son responsables de sus propiedades magnéticas. El hierro es el material magnético más familiar, pero los que encontrarás en un disco duro son mucho más interesantes. Hay muchos metales magnéticos (o, para ser más precisos, ferromagnéticos), pero los que se usan en un disco duro se eligen por la forma en que interactúan..

Ya que una explicación más detallada nos llevaría a las complejidades de la física, nos mantendremos alejados del "por qué" y nos concentraremos directamente en el "qué". Primero, hay algo que se llama la subcapa magnética suave, que está hecha de una aleación de cobalto, níquel y hierro..

En los discos de mayor rendimiento, la capa inferior magnética blanda se divide en dos por una capa delgada del elemento rutenio. Solo se necesita una cantidad muy pequeña, lo cual es igual de bueno, como el 74º elemento más abundante en la Tierra (y solo hay 90 elementos naturales), el rutenio es más raro que el oro y el platino.

Con una parte por billón de la corteza terrestre, solo se producen 12 toneladas al año, lo que es suficiente para hacer un cubo de un metro. Su nombre proviene de Ruthenia, la palabra latina del siglo 13 para la antigua tierra de Rus, que comprendía partes de la actual Rusia, Bielorrusia, Ucrania, Eslovaquia y Polonia..

Sin embargo, la verdadera capa de grabación es donde encontramos los materiales realmente caros, ya que ahora estamos viendo una aleación de cobalto, cromo y platino. Aunque el platino es más abundante que el rutenio, debido a que tiene muchos más usos, principalmente como catalizador en la industria química y convertidores catalíticos en automóviles, es mucho más costoso. Actualmente se vende a $ 1,500 por onza troy, lo que equivale a más de $ 48,000 por kilogramo.

Cabezas de disco duro

Los elementos raros y costosos no solo se encuentran en la bandeja, como veremos cuando veamos esa otra parte importante de una unidad de disco duro: el cabezal de lectura / escritura. La cabeza está unida a un conjunto de brazo, que puede moverse para acceder a cualquiera de las pistas concéntricas de datos en el plato.

Una parte integral del brazo es una bobina de alambre que se mueve en un campo magnético cada vez que se aplica una corriente eléctrica. Ese campo magnético es proporcionado por un imán muy poderoso, cuyo principal componente es el neodimio..

El neodimio se parece mucho a cualquier otro metal, pero es único por ser el más magnético de todos los elementos. En su forma original, esa propiedad no es particularmente útil, ya que el neodimio tiene un punto de curación tan bajo, la temperatura por encima de la cual se pierde el magnetismo, que cualquier cosa que contenga un imán de neodimio tendría que ser refrigerado.

Aquí es donde entran esos otros metales. Mezclando dos partes de neodimio con 14 partes de hierro y una parte de boro, se logra una combinación de magnetismo fuerte y un punto alto de curie. Y realmente estamos hablando de imanes fuertes: un imán de neodimio-hierro-boro puede levantar más de mil veces su propio peso.

Esto ha dado lugar a problemas de seguridad: si alguna vez intentas desmontar un disco duro viejo, asegúrate de que tus dedos estén bien apartados si el par de imanes de neodimio se juntan.

Eso no es todo, aunque el neodimio, el hierro y el boro son todos maleables, la aleación utilizada en los imanes es frágil, por lo que si permite que un par de imanes de neodimio se unan desde cualquier distancia, tenga cuidado con los fragmentos volantes de aleación..