จากก้อนหินสู่ชิปที่เปลี่ยนโลก | มนุษย์ค้นพบ Silicon (Si) ได้อย่างไร? 🪨💻

ในโทรศัพท์ของคุณมีธาตุที่กำลังรับคำสั่งนับพันล้านครั้งต่อวินาที แต่ก่อนจะกลายเป็นชิป ซิลิกอนเคยซ่อนอยู่ในหินเหล็กไฟ ทราย ควอตซ์ และแก้วที่มนุษย์ใช้มานับพันปี คลิปนี้จะพาย้อนดูว่า เหตุใดธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลกจึงแยกออกมาได้ยาก ลาวัวซิเยร์และฮัมฟรี เดวีเข้าใกล้คำตอบอย่างไร ทำไมตัวอย่างของเก-ลูซักกับเตนาร์ในปี 1811 ยังไม่ถือเป็นเส้นชัย และแบร์เซลิอุสใช้น้ำล้างสิ่งปนเปื้อนจนได้ซิลิกอนที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ในปี 1824 ได้อย่างไร จากผงสีน้ำตาล สู่ผลึกสีเทาอมฟ้า เวเฟอร์ และทรานซิสเตอร์นับพันล้านตัว...จุดหักมุมคือ พันธะระหว่างซิลิกอนกับออกซิเจนที่เคยขวางนักเคมี กลับกลายเป็นข้อได้เปรียบสำคัญของโลกไมโครชิป Chapters *00:00* จากโทรศัพท์ย้อนกลับไปยังก้อนหิน *01:02* ธาตุที่อยู่ทุกแห่งแต่ถูกออกซิเจนล็อกไว้ *02:24* ลาวัวซิเยร์ เดวี และกุญแจจากไฟฟ้า *04:07* ปี 1811—ได้สารใหม่แต่ยังไม่ใช่เส้นชัย *04:54* แบร์เซลิอุสกับการทดลองปี 1824 *05:40* น้ำหนึ่งครั้งที่ทำให้ซิลิกอนเผยตัว *06:40* จากผงสีน้ำตาลสู่ผลึกและสารกึ่งตัวนำ *07:09* โดปปิง เวเฟอร์ และสวิตช์พันล้านตัว *09:03* จุดหักมุมของซิลิกอนไดออกไซด์ *09:40* ธาตุที่ไม่เคยซ่อนอยู่ไกล --- #ซิลิกอน #Silicon #ตารางธาตุ #ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ #ประวัติศาสตร์เคมี #ธาตุเคมี #สารกึ่งตัวนำ #ไมโครชิป #เทคโนโลยี #วิทยาศาสตร์น่ารู้ #เรื่องน่ารู้ #ผมอยากรู้ว่า Research Notes & Sources การมีอยู่ในธรรมชาติและประวัติการแยกธาตุ Royal Society of Chemistry. *Silicon — Element information, properties and uses.* ระบุว่าซิลิกาในหินเหล็กไฟเป็นหนึ่งในวัสดุทำเครื่องมือยุคแรก มนุษย์โบราณใช้ซิลิกาทำแก้ว และซิลิกอนเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก แต่พบอยู่ในสารประกอบเป็นหลัก นอกจากนี้ยังสรุปความพยายามของเก-ลูซักกับเตนาร์ในปี 1811 และการแยกซิลิกอนที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ของแบร์เซลิอุสในปี 1824 https://periodic-table.rsc.org/elemen... Lewis, K. M. (2002). *The Early History of the Silicone Industry.* Organometallics. อธิบายว่า Si–O มีพันธะแข็งแรง ซิลิกอนจึงไม่พบเป็นธาตุอิสระในเปลือกโลกได้ง่าย พร้อมรายละเอียดปฏิกิริยาของแบร์เซลิอุสด้วยโพแทสเซียมฟลูออโรซิลิเกตและโพแทสเซียม ตลอดจนพัฒนาการไปสู่ซิลิกอนผลึก https://doi.org/10.1021/om0109051 เครดิตการค้นพบและความบริสุทธิ์ เครดิต “ผู้ค้นพบซิลิกอน” ในคลิปใช้เกณฑ์การแยกตัวอย่างที่สะอาดพอให้ศึกษาสมบัติได้ จึงให้แบร์เซลิอุสเป็นจุดหลักในปี 1824 ตัวอย่างของเก-ลูซักและเตนาร์ในปี 1811 มีซิลิกอนอยู่จริง แต่ยังปนเปื้อนมาก จึงนำเสนอเป็นก้าวสำคัญก่อนการแยกที่น่าเชื่อถือ ซิลิกอนของแบร์เซลิอุสเป็นผงสีน้ำตาล ไม่ใช่ผลึกความบริสุทธิ์สูงแบบเวเฟอร์สมัยใหม่ แหล่งประวัติศาสตร์บางแห่งระบุปี 1823 ตามช่วงที่ทำการทดลอง แต่การเผยแพร่และเครดิตมาตรฐานมักใช้ปี 1824 คลิปจึงใช้ปี 1824 อย่างสม่ำเสมอ ผลึกซิลิกอนและกระบวนการโชคราลสกี IEEE Spectrum. *Modern Civilization Relies on This Crystal-Growing Method.* อธิบายว่ายาน โชคราลสกีพัฒนาวิธีดึงผลึกในปี 1916 และวิธีดังกล่าวต่อมากลายเป็นรากฐานสำคัญของการผลิตผลึกเดี่ยวสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ https://spectrum.ieee.org/modern-civi... Royal Society of Chemistry, Materials Advances (2022). *A review on single crystal and thin film Si–Ge alloy: growth and applications.* ทบทวนหลักการของ Czochralski method และการใช้งานอย่างแพร่หลายในการเติบโตของผลึกซิลิกอน https://doi.org/10.1039/D2MA00104G เหตุผลที่ซิลิกอนเหมาะกับอิเล็กทรอนิกส์ National Institute of Standards and Technology. *Semiconductors.* อธิบายว่าสารกึ่งตัวนำอย่างซิลิกอนมีค่าการนำไฟฟ้าที่ปรับได้ และเป็นพื้นฐานของวงจรรวมที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ การสื่อสาร การแพทย์ และระบบขนส่ง https://www.nist.gov/semiconductors Computer History Museum. *Development of Oxide Masking.* อธิบายความสำคัญของชั้นซิลิกอนไดออกไซด์ในการปกป้องผิวเวเฟอร์ ควบคุมการแพร่สารเจือปน เป็นฉนวน และทำให้ซิลิกอนกลายเป็นวัสดุหลักของการผลิตไมโครชิป https://www.computerhistory.org/silic... Computer History Museum. *Switching to Silicon.* สรุปข้อได้เปรียบของซิลิกอนเหนือเจอร์เมเนียม การเติบโตของผลึกเดี่ยว การทำเวเฟอร์ และความบริสุทธิ์ระดับสูงที่จำเป็นต่อการผลิตทรานซิสเตอร์ https://www.computerhistory.org/revol...