Räni

Koostis / struktuur

Keemiline element räni (Silicium, Si), kristallstruktuur tahkkeskendatud kuubiline (teemandi struktuur) kahe aatomiga elementaarrakus.

Omadused

Hõbedase läikega, kerge (2330 kg/m3) materjal. Pooljuht (legeerimata räni eritakistus toatemperatuuril ca 10-3 Wm).

Saamine

Kuigi räni on maakoores hapniku järel kõige levinum element (27 massi%) , puhtal kujul teda looduses ei esine. Räni saadakse ränidioksiidi (kvartsliiv) taandamisel süsinikuga temperatuuridel ligi 2000 °C elektrikaarahjus. Pooljuhtööstuses kasutatavat räni puhastatakse (lõppastmes tsoonsulatusega) väga kõrge puhtusastmeni, taolisest ülipuhtast ränist kasvatatakse järgnevalt silindrikujuline monokristall [2].

Rakendused

Mikrokiipide jt. pooljuhtelemetide tootmiseks. Räni on materjal, millele tugineb kogu tänapäevane info- ja kommunikatsioonitehnoloogia. Kiiresti kasvavat tähtsust omavad räni rakendused päikeseenergeetikas – päikesepatareides.

Katsed, demod

Räni paistab läbi

Tõsi küll, mitte nähtavas valguses vaid lähedases infrapunases spektripiirkonnas. Lainepikkusel 1,1 μm nõrgeneb kiirgus mõnesentimeetrise paksusega räniplaadis vaid kaks korda, lainepikkuse kasvades (kuni 7 μm) kasvab läbilaskvus veelgi. Kuna aga mõnede digikaamerate valgustundlike maatriksite spektraalne tundlikkus ulatub punases oluliselt suuremate lainepikkusteni kui inimsilma oma, saab nende abil edukalt räniplaadist ?läbi vaadata“. Vasakpoolselt fotol olev küünlaleek on parempoolsel pildistatud Canon PowerShot G3 digikaamera abil läbi 0,34 mm paksuse kahelt poolt poleeritud räniplaadi. Vasakpoolsel fotol küünla kõrval nähtavate valgusdioodide kiirgus neeldub aga räniplaadis väga tugevasti ja parempoolsel fotol on nad täielikult “kustunud“.

Mattklaasiga hõõglamp otse (vasakul) ja läbi räniplaadi (paremal) pildistatuna. Lambiklaas hajutab valgust, kuna tema sisepinnale on kantud ränidioksiidi nanoosakesed (ränidioksiidi ?suits“, ik fumed silica). Sellised osakesed hajutavad eriti tugevasti lühemalainelist valgust, infrapunast aga oluliselt nõrgemalt. Seetõttu on parempoolsel fotol nähtav ka hõõgniidi terav kujutis.

“Säästulambi“ (luminestsentslamp) valgus (vasakpoolsel fotol pildistatud otse sama säriajaga, millega hõõglamp ülemisel pildil) aga räniplaadist läbi ei tule (parempoole foto, säriaaeg sama, mis hõõglambi pildistamisel läbi räniplaadi ülemisel fotol).

Infrapunafotograafia. Vaid infrapunase spektriosa kasutamine pildistamisel annab loodusfotodele erilise ?müstilise“ väljanägemise. Tumeda taevaga kontrasteerub hele (?lumine“) lehtkate, mis hajutab tugevalt tagasi infrapunast päiksekiirgust erinevalt nähtavast spektriosast, kus toimub fotosünteesiks kasutatava valguse tugev neeldumine. Parempoolne foto on tehtud läbi ülalkirjeldatud räniplaadi.

Päikesepatarei käivitab elektrimootori

Päikesepatarei käivitab elektrimootori, mootori pöörlemise teeb nähtavaks holograafilise mustriga ketas.


View _exp_open not found