HOST DEDENÍKU – JJ: Věda ve sto slovech – prvek, který hýbe současným světem

Žil byl jednou jeden vousatý vědec, který stvořil v chaosu znalostí ve svém oboru systém. Pod jeho rukama vznikla tabulka, bez níž si nedovedeme moderní chemii představit.

 

 

 

Přirozená soustava prvků a její použití k udání vlastností prvků dosud neobjevených

Napsáno v rámci akce Deset drabblení desátého dne pro Šílené šuple, srpen 2016, téma: Jednoduchá složitost

 

Úvodní poznámka:

1869, Sankt-Petěrburgský technologický institut

 

Drabble:

Dmitrij Ivanovič Mendělejev složil hlavu do dlaní. Třetí den po sobě se pokoušel najít v chemických elementech systém. Musí existovat, příroda přece funguje tím nejjednodušším možným způsobem.

Dnes zkoušel srovnat prvky podle hmotností. Vodík, lithium, berylium, bór, uhlík, dusík, kyslík, fluor, sodík, hořčík, hliník, křemík, fosfor… přehraboval se v šedesáti položkách a hledal zákonitost, popisující podobné vlastnosti některých prvků.

Hlava poklesla na ruce a uložila se k spánku. Po chvíli se nadzvedla, ruce přitáhly list papíru a udělaly záznam. Mendělejev definitivně spokojeně usnul. Na papíře se skvěly prvky seřazené do řádků a sloupců. Volná místa s eka-prvky čekala na zaplnění.

 

Závěrečná poznámka:

Prvek, o kterém budeme mluvit, se v drabbleti objevil. Tak schválně, který to byl? Dejme si sem znovu reportáž z jeho vnitřní struktury.

 

Sedm osmin dokonalosti

DMD č. 25. pro 25. 4. 2017. Téma: Sedm osmin

Úvodní poznámka:

Děje se například v ON Semiconductor

Drabble: 

Skřítek Pořádníček hladil a leštil křemíkové wafery. Protože byl z učitelské rodiny, trpěl neustálým sklonem k poučování.

„Mé drahé křemíkové atomy, prošly jste již redukcí taveniny oxidu křemičitého, utvořily jste trichlorsilan a zredukovaly se v polykrystalický křemík. Teď z vás v tavícím tyglíku byl stvořen monokrystal, a ten rozřezán na jednotlivé destičky, wafery.

Osmička je dokonalé číslo, elektronová konfigurace vzácných plynů. Každý z vás má čtyři valenční elektrony, což nestačí. Co učiníte? Zapůjčte si čtyři od svých sousedů. Výborně. Osm. Osm. Osm. Osm. Osm. Sedm? Jen sedm osmin dokonalosti? Zatracená difúze! Kdo sem pustil ten atom bóru ze třetí skupiny?“

Závěrečná poznámka: 

Takto se získává polovodič typu P, potřebný pro výrobu elektronických součástek.

Výroba monokrystalu křemíku je fascinující záležitost. Do křemíkové taveniny se vloží zárodek, maličký monokrystal, a na něm naroste až dvoumetrový monokrystalický válec. A všechno to vlastně začalo typickou profesorskou roztržitostí:

 

Náhoda přeje roztržitým

Napsáno v rámci akce Deset drabblení desátého dne pro Šílené šuple, červen 2016, Téma: Náhodné srážky atomů

Úvodní poznámka:

Berlin, 1916

Drabble: 

Jan Czochralski seděl u pracovního stolu nad listem papíru a přemýšlel, jak shrnout výsledky výzkumu do vět, srozumitelných čtenářům Časopisu pro fyzikální chemii. Problémem nebyla němčina, kterou po šestnácti letech v Berlíně vládl brilantně, ale obsah sdělení. Zkoumal kovy s nízkou teplotou tání a jejich chování při tuhnutí – za jakých podmínek se mění chaos bublající taveniny v uspořádaný pevný kov. Navyklým pohybem uchopil pero, aby namočil hrot do inkoustu. Náhle ho zarazilo nezvyklé horko. Pohlédl na špičku. Vnořil ji do tyglíku s roztaveným cínem, který stál vedle kalamáře. Velmi pomalu hrot vytáhl. Na špičce narůstalo vlákénko tuhnoucího kovu. Monokrystal.

Závěrečná poznámka: 

Takto byla objevena Czochralského metoda výroby monokrystalů, tj. krystalů s velmi pravidelným uspořádáním v celém objemu. Článek vyšel o dva roky později, po řadě dalších experimentů. Czochralski byl schopen táhnout krystaly milimetr v průměru o délce 150 cm. Zlaté časy této metody začaly až v roce 1948, kdy v Bellových laboratořích potřebovali pro výrobu tranzistorů monokrystalické germanium, později i křemík. Tyto monokrystaly se staly základem moderní elektroniky, najdete je v počítačích, mobilech, kalkulačkách… Dnes jsou výrobci schopni vytáhnout křemíkový monokrystal až o průměru 300mm a délce dva metry.

A co takhle nějaké konkrétní aplikace? Například věc tak běžná, jako je LED dioda!

 

Výcvikový tábor pro skutečné prince

DMD č. 7. pro 7. 4. 2016. Téma: Záblesk

Úvodní poznámka:
Reportáž ze života opravdových mužů – anebo snad někoho úplně jiného?

Drabble: 
„Poplááách!!! Do sedel! Brány se otvírají!“
Všichni princové nadšením nehořeli, ale strhl je natěšený dav.
„Kupředu!!!“ hulákal velitel. „Pobídněte své herky nahoru do kopce! Jedeme k tomu světlu. Tam padnete do náruče svým vyvoleným!“
Kopec se zmírňoval a pod ním již bylo vidět první princezny. Zamilovaně rozevíraly náruč.
„Skočte, sralbotkové! Nenecháte přece dámy čekat!“
Princ v čele davu pobídl koně a padal vstříc své favoritce. Narazili čelem o čelo, až to zadunělo. Oběma se zablesklo v očích a splynuli v jednu duši a jedno tělo.
„Zářivá rekombinace! Výborně! Skákejte další! Bože, proč je potřeba tolik elektronů na jediný mizerný lumen!“

Závěrečná poznámka: 
Přemýšleli jste někdy o tom, proč vlastně můžeme mít počítače a datlovat do nich drabble? Když jdeme dostatečně do hloubky, dojdeme až k polovodičům – křemík je jedním z nich. Polovodiče, kterých známe mnoho a snažíme se neustále získávat nové, jsou materiály fascinující ve všech směrech. Je z nich možné udělat například diodu – prvek, který funguje jako jednosměrná vrátka: pokud se připojí na zdroj napětí jedním směrem, teče jím proud, pokud naopak, neteče. A máme něco, co umí realizovat logickou nulu či jedničku.
Dioda je utvořena jedním PN přechodem. N polovodič obsahuje nadbytek elektronů, P polovodič jich má nedostatek – je v něm nadbytek děr. Pokud elektron spadne do díry, uvolní se energie – jak bylo popsáno v drabbleti, například ve formě světla.

Fyzikové tomuto jevu říkají zářivá rekombinace a kreslí takovéto
obrázky zářivého PN přechodu.

A nakonec trochu nadsázky. To nám jednou v DMD zadali opravdu šílený bonus. No zkuste z toho udělat něco ve vědě. Ale upřímně, spíš se děsím toho, že by někdo udělal to, co popisuji v následujícím drabbleti. Takže tímto se pro dnešek loučím.

 

Elektromobil využívající energii ze Slunce s nulovými náklady

DMD Bonus č. 5 pro 21. 4. 2017. Téma: Péče kterou si zasloužíme – Parodie

Úvodní poznámka: 

Přihláška pro nejmenovanou grantovou agenturu, osobní údaje zadávajících skryty

Kategorizace projektu: Nadnárodní, Dotační
Investor jedna: Ministerstvo obrany životního prostředí
Cílová skupina: občané republiky
Stručná anotace projektu: Projekt navazuje na dříve řešené projekty Energie ze Slunce, její akomodace ve vodíku a získávání zpět pomocí spalovacích článků. Jeho výstupem bude elektromobil s nulovými provozními náklady, nenulovou účinností a rychlostí, určený pro široké vrstvy obyvatelstva.

Drabble: 

Návrh řešení:
Víme, že energie ze Slunce je zadarmo. Proto tým odborníků s ekologickým vzděláním zvýší účinnost solárního článku na sto procent.
Tým chemiků vyvine elektrolyzér pro rozklad vody, produkující na jeden díl kyslíku tři díly vodíku. Protože elektrolyzér produkující dva díly vodíku má účinnost padesát procent, navýší tím účinnost na sedmdesát pět procent.
Tým techniků zlepší stávající palivový článek – použije vznikající vodu jako přídavnou raketovou forsáž vozidla.
Tým právníků vymůže na Ministerstvu dopravy dotaci pro každého zájemce o koupi hotového elektromobilu ve výši pořizovacích nákladů.

Výstup projektu:
Vytvoření vozidla se stosedmdesátipětiprocentní účinností a nulovými náklady, dosahujícího dvojnásobku rychlosti světla.

Závěrečná poznámka: 

Omlouvám se všem, kteří fandí solární energetice a možnosti uchovávání energie pomocí elektrolýzy vody, skladování produktů a jejich následného bezškodlivinového spálení za vzniku energie, ale v poslední době potkávám příliš nadšenců, kteří si neuvědomují, že i ekologické zdroje narážejí na fyzikální limity.

Aktualizováno: 21.10.2018 — 18:21

17 komentářů

PŘIDAT KOMENTÁŘ
  1. Milá JJ, krásně napsáno :-). Je fascinující vidět, jak se z taveniny a chaosu tvoří obrovský objem dokonale uspořádaných atomů, téměř bez defektů. Z toho lesklého válce se pak řežou disky, které projdou desítkami operací, až je na nich na konci mnoho stovek mikročipů, ze kterých v každém jsou tisíce součástek, některé tlusté jenom pár atomů a každý jeden ten čip slouží v nějakém přístroji – v telefonu, který s vámi konverzuje, v autě, které samo zaparkuje v podzemní garáži, v myčce… Jak kdysi napsal A.C.Clark, technologie dosáhla úrovně, kdy je neroznatelná od zázraku.
    Hodně pamětníků si spojuje Rožnov s televizemi. To ž dávno není pravda. Zaujala mne, jak málo lidí ví, že zde na základě know how ještě z 80. let, obohaceného propojením s know how obrovského koncernu a povzbuzeného neuvěřitelnými investicemi se vyrábí technologická světová špička. Několik tisíc lidé zde má fascinující práci, která nemá nic společného s montážemi, spíš je to neuvěřitelná souhra vědomostí, organizace a vynalézavosti, často talentu. Na pěkném videu o Rožnově https://www.youtube.com/watch?v=oPQN7UnMVYc je pár vteřin pohledu do výroby křemíkových desek.

      1. Díky moc, Martine, toho si opravdu vážím.
        Jak píšeš, technologie dosáhla úrovně, kdy je už nerozeznatelná od zázraku. Výroba křemíku je fascinující od začátku do konce – mám kolegu, který o tom dokonce má celou přednášku s experimenty, většinu materiálu poskytli právě v Rožnově, dokonce mu jeden wafer vyleštili oboustranně, aby měl lepší optické vlastnosti. Tak šíří povědomost o křemíku po světě (stačí si do google napsat „podivuhodný křemík“).
        Musím říct, že Dede má s technologickým básněním pravdu. Je to úžasné čtení.

  2. Tak s těmi princi mi to bylo skoro jasný,jinak chápu, že když jeden má něčeho moc a druhej málo, tak jim to spolu může fungovat, ale jinak mi tam překáží spousta tak divných slov, že jsou až neslušná :)

  3. Milá JJ tak jsem musela opravdu žhavit mozkové závity a obávám se, že ne vše jsem pochopila.
    Ale chyba je na mé straně, vždyť je to srozumitelně napsané.

    Já jsem spíše byla na historii, literaturu a zeměpis. Matematika a fyzika nebyl šálek mé kávy. Chemii jsem jakžtakž dávala.

    1. Díky, Míšo. Každý máme radši něco jiného. S dějepisem to mám tak, že si pamatuji pořadí událostí, ale ne data, takže to občas taky nepůsobí nejlepším dojmem.

  4. Děkuju, milá JJ, tentokrát jsem ses trefila velice aktuálně – však víš :D
    Přiznám se, že moje představivost je v tomto případě vystavena zkoušce, protože tohle je už na mě hodně obtížné téma! Ovšem jako obvykle jsi na to – jako pedagog – vyzrála – třeba ti princové! :D
    Ale nejvíc mě asi dostalo drabble o elektromobilu s nulovými náklady – to je sakra dobré! Už proto, že někteří lidé skutečně nechápou, že nařízením se fyzikální zákony nezmění… což mi přijde na pováženou.

    1. Díky, Dede. Když jsem se trefila aktuálně, mohla by následovat třeba nějaká reportáž z místa činu? (však ty taky víš :) ).
      Princové nejsou úplně můj originální nápad, vymýšlela je kdysi dávno jedna velmi kreativní tehdy ještě slečna (malá nápověda: kdo zná Budoár staré dámy, zná i ji), a mně tak moc líbili, že je taky používám.

      Ono to začíná být celé trochu na hlavu. Místo, aby se zvyšovala účinnost například použitím nových materiálů, řeší se to, že černé solární panely jsou příliš pochmurné, a proto se vyrábějí červené, zelené, zlaté, modré – ty jsou nejlepší – … a nikoho tak nějak moc nevzrušuje, že solární panel nejlíp pracuje na infračervené záření, které je těmito barevnými vrstvami pohlcováno. Takže kvůli světské parádě se musejí pod tyto barevné vrstvy dávat další mezivrstvy, aby tento efekt trochu potlačily. Zdravý rozum pláče, ale hlavně že to hezky vypadá…

        1. Souhlasím. Na střechu stavení je to akceptovatelné (i když, vzhledem k účinnosti, bych tam raději viděla kolektor na ohřev teplé vody), ale když vidím ta solární pole, otvírá se mi kudla v kapse.

      1. Tak o téhle zvlčilosti (fakt mě nenapadá jiný termín) jsem nevěděla – nejsou ty lidi fakt blbí?
        Jo a k tomu popírání fyzikálních zákonů – víš, ono stačí, když je sníh nebo náledí a chodci pevně věří ve svoji absolutní přednost na přechodu…
        K té reportáži… no, snad později:)) Ještě je brzy :)

        1. ano,nejsou soláry jen na střechách domů nebo stěnách ….takž eněkteří pod těmi panely pasou ovce, aby tu trávu nemuseli sekat…ale půdy si neváží, jinak by to na ni nestavěli…zabereš půdu-zem, žádný výhody nebudou…pověsíš to na baráky na střechy jinam…proč ne, měj výhody….

  5. Milá JJ, Ministerstvo obrany životního prostředí bychom ve skutečnosti potřebovali a nejenom kvůli těm jednostranným nadšencům. Výborně napsáno!

    1. Díky moc, Alex. To jsem si jednou opravdu užila parodii (struktura je obšlehnutá ze skutečného grantového formuláře). Taky myslím, že zdravý rozum si dost často bere dovolenou.

  6. Včera jsem byla na přednášce Dr. Grygara a máte společný dar: srozumitelně vysvětlit věci, které si normální člověk – neodborník nedokáže představit.
    Díky!

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.

:) :( :D 8) :O ;) ;( (sweat) :| :* :P (blush) :^) |-) |-( (inlove) ]:) (talk) (yawn) (puke) (doh) :@ (wasntme) (party) :S (mm) 8-| :x (wave) (call) (devil) (angel) (envy) (wait) (hug) (makeup) (chuckle) (clap) (think) (bow) (rofl) (whew) (happy) (smirk) (nod) (shake) (punch) (emo) (y) (n) (handshake) (skype) (h) (u) (e) (f) (rain) (sun) (o) (music) (~) (mp) (coffee) (pi) (cash) (flex) (^) (beer) (d) (dance) (ninja) (*) (bat) (cat) (dog) (toivo) (headbang) (bug) (fubar) (swear) (tmi) (heidy) (rose1) (rose2) (cz) (eu)

Náš Zvířetník - DeDeník © 2014 VYTVOŘENÍ NOVÉHO UŽIVATELE - PŘIHLÁŠENÍ SE NA STRÁNKY - ADMIN

Featuring Recent Posts WordPress Widget development by YD