مقایسه سیستماتیک شبه فلزات جدول تناوبی بر مبنای خواص الکترونی، ساختاری، مکانیکی، ترموالکتریک و زیست محیطی: از بور تا پولونیم

شبه فلزات به عنوان عناصر مرزی میان فلزات و نافلزات، به دلیل دارا بودن خواص واسطه ای و کاربردهای راهبردی در صنایع نیمه رسانا، اپتیک فروسرخ، ترموالکتریک و فناوری های فضایی، همواره موضوع پژوهش های گسترده ای بوده اند. این مقاله با هدف مقایسه سیستماتیک هفت شبه فلز اصلی جدول تناوبی شامل بور، سیلیسیم، ژرمانیم، آرسنیک، آنتیموان، تلوریم و پولونیم، به بررسی چهارده معیار فیزیکی، الکترونی، ساختاری، مکانیکی، شیمیایی و زیست محیطی پرداخته است. داده های تجربی و محاسباتی گردآوری شده از منابع معتبر نشان می دهد که شبه فلزات خانواده ای ناهمگن با گستره وسیع خواص هستند به گونه ایکه گاف نواری آن ها از ۰.۱۰ الکترون ولت در آنتیموان تا ۱.۵۰ الکترون ولت در بور، سختی ویکرز از ۱.۵ گیگاپاسکال در پولونیم تا ۵۰ گیگاپاسکال در بور، و سمیت حاد از LD۵۰ برابر ۱۴.۵ میلی گرم بر کیلوگرم برای آرسنیک تا بیش از ۵۰۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم برای سیلیسیم متغیر است. فراوانی در پوسته زمین نیز شکاف عظیم ۱۴ مرتبه بزرگی میان سیلیسیم با ۲۸۰,۰۰۰ قسمت در میلیون و پولونیم با کمتر از ۲×۱۰⁻¹⁰ قسمت در میلیون را نشان می دهد. در میان شبه فلزات، سیلیسیم به دلیل فراوانی، غیرسمیت و پایداری شیمیایی، ستون فقرات صنعت میکروالکترونیک باقی می ماند در حالی که ژرمانیم برای اپتیک فروسرخ، آرسنیک برای آرسنید گالیم، و تلوریم برای فناوری ترموالکتریک جایگاه های تخصصی خود را حفظ کرده اند. نتایج این مطالعه تاکید می کند که انتخاب شبه فلز مناسب، تابعی پیچیده از ترکیب وزنی معیارهای متعدد بر اساس کاربرد نهایی، محدودیت های اقتصادی و الزامات زیست محیطی است.

کلیدواژه ها:

شبه فلزات ، نیمه رساناها ، گاف نواری ، بور ، سیلیسیم ، ژرمانیم ، آرسنیک ، تلوریم