Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Μινεσότα έδειξαν για πρώτη φορά ότι μετάλλευμα σιδήρου χαμηλής καθαρότητας από την περιοχή Iron Range μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πυρίτη ποιότητας κατάλληλης για ημιαγωγούς. Ο πυρίτης, γνωστός και ως «fool’s gold», παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή απορροφά εξαιρετικά αποτελεσματικά το φως και αποτελείται από άφθονα, μη τοξικά και οικονομικά στοιχεία.
Από το μετάλλευμα στον ημιαγωγό
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δείγματα απευθείας από την περιοχή εξόρυξης σιδήρου της Μινεσότα και κατάφεραν να τα μετατρέψουν σε ημιαγωγικό θειούχο σίδηρο με απλές διαδικασίες, χωρίς πρόσθετα στάδια καθαρισμού.
Το αποτέλεσμα ήταν απρόσμενο, καθώς οι ημιαγωγοί θεωρούνται ιδιαίτερα ευαίσθητοι στις ακαθαρσίες και στα ελαττώματα. «Συνειδητοποιήσαμε ότι ο πυρίτης δεν είναι πραγματικά σαν έναν τυπικό ημιαγωγό – είναι εκπληκτικά ανθεκτικός στις ακαθαρσίες», δήλωσε ο καθηγητής Chris Leighton.
Ένα κοινό είδος τaconite
Η ομάδα εξέτασε τρεις διαφορετικούς τύπους μεταλλεύματος. Αυτό που απέδωσε καλύτερα ήταν το Direct Reduced Grade Taconite, ένας από τους πιο διαδεδομένους τύπους στη Μινεσότα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ακόμη και τα σχετικά «βρώμικα» μεταλλεύματα μπορούν κατά την επεξεργασία να μετατραπούν άμεσα σε πυρίτη ποιότητας ημιαγωγού. Σύμφωνα με τον Leighton, οι λόγοι που επιτρέπουν αυτή τη διαδικασία είναι πλέον σε μεγάλο βαθμό κατανοητοί.
Προοπτικές για καθαρή ενέργεια
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να δημιουργήσει μια νέα οικονομική δραστηριότητα γύρω από έναν άφθονο φυσικό πόρο, ενώ παράλληλα να μειώσει το κόστος και το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της παραγωγής υλικών για ηλεκτρονικές εφαρμογές.
Πιθανές μελλοντικές εφαρμογές περιλαμβάνουν μπαταρίες, ηλιακά πάνελ, ηλεκτρονικές συσκευές και τεχνολογίες καθαρισμού νερού. Η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να εξετάσει περισσότερες ποιότητες μεταλλεύματος και να αναπτύξει λεπτά υμένια πυρίτη, τα οποία θα είναι καταλληλότερα για πραγματικές συσκευές.