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<과학교사가 알려주는 원소이야기 30.

블링블링한 원소, 갈륨>

 

 

 안녕하세요. 과학교사 정은희입니다.

 형형색색의 아름다운 빛을 내뿜는 LED 블링블링하지 않나요?

LED는 조명 뿐만 아니라 TV, 신발, 옷 등에도 쓰이는데요. LED의 수요가 증가하면 바쁜 원소가 하나 있습니다.

그럼 그 원소에 대하여 알아볼까요?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

갈륨의 발견

 

 

갈륨은 1875년에 프랑스의 부아보드랑에 의해 섬아연석에서 발견되었습니다. 갈륨을 발견한 부아보드랑이 태어난 프랑스의 라틴명이 바로 Garllia인데 그 지역명칭을 따서 원소의 이름을 명명하였다고 합니다.

갈륨은 멘델레예프가 주기율표를 만들었던 당시 에카 -알루미늄으로 예언했던 원소 중 가장 먼저 발견한 원소인데요. 여기서 에카는 아래라는 뜻으로 알루미늄 아래 자리에 들어갈 원소라는 뜻을 지니는데 해당원소가 정확히 밝혀지기 전까지는 에카-알루미늄, 에카-규소, 에카-보론이라고 불렀다고 합니다.

 

 

갈륨의 성질

 

갈륨은 아주 무른 은색 금속으로 녹는점이 약 30℃로 손에서도 녹을 정도이며 끓는점은 2204℃로 매우 높아 온도 범위가 매우 넓은 금속입니다. 따라서 극단적으로 높은 온도를 재는 온도계에도 이용합니다. 또한 물과 같이 액체에서 고체로 변할 때 부피가 약 3.1% 늘어나기 때문에 단단한 용기에 보관하지 않습니다. 

 

 

 

 

비소화 갈륨(GaAs)의 이용

 

갈륨은 처음 발견 되었을 당시에는 특별한 용도가 없었습니다. 그러나 갈륨과 비소의 화합물인 비소화갈륨(GaAs)이 발견되면서부터는 엄청난 변화를 가져다주었습니다. 갈륨의 95% 이상은 이 비소화갈륨(GaAs)을 만드는데 사용하는데요. 비소화갈륨(GaAs)은 반도체에 주재료로 규소를 이용한 반도체보다 전자이동속도가 더 빠르게 만들어주며 열에 덜 민감하다는 장점이 있습니다. 이밖에도 초고속 논리칩이나 마이크로파 집적회로, 인공위성 등에 주로 이용되고 있습니다. 

 

반도체 이외에 비소화갈륨(GaAs)은 전기를 빛으로 직접 바꾸는 성질이 있어 LED 제작에도 많이 이용되고 있습니다. 전기를 빛으로 전환하는 효율이 높아 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있기 때문에 차세대 광원으로 주목받고 있는 발광 다이오드입니다. 갈륨을 이용한 TV, 조명기구, 전자기기 등 다양한 곳의 부품으로 쓰이고 있답니다.

 

 

갈륨은 다른 원소들과 같이 생물학적 역할은 없는 것으로 알려져 있습니다. 인체 내에서 하는 역할은 없지만, 장시간에 노출되면 피부염이 생길 수 있고, 혈액 세포의 생성이 감소하는 등 부작용이 있을 수 있다고 합니다. 실생활에서 노출될 일은 거의 없겠지만, 실험실 등에서 갈륨을 다루시는 분들은 주의하셔야 해요

 

 

 

 

 

 

 

선생님의 한마디

청색 LED의 아버지라고 불리우는 나카무라 교수는 2014년 노벨물리학상을 수상하였는데요. 그가 만든 청색 LED에 가장 큰 공헌을 한 것이 바로 갈륨나이트라이드(GaN)입니다. 나카무라 교수가 이 물질을 사용했을 때 많은 사람들은 그를 비난하며 손가락질 했지만, 그는 도전하였고 결국 노벨물리학상을 받을 만큼 혁신적인 공을 세우게 됩니다.

스웨덴 왕립과학 아카데미에서는 인류에 큰 공헌을 한 발명품으로 인정하였고, 청색 LED 개발방식이 백색광을 만드는데까지 영향을 주었습니다. 완전한 백색 LED 구현을 가능하게 만들어준 것이죠. 백색 LED는 빛의 혜택을 못받는 지역의 사람들에게까지 큰 도움을 줄 수 있어 큰 의미가 있다고 생각되네요.

인류에게 최대의 효율을 주는 LED, 갈륨이 없었다면 이런 혁신은 없었겠죠?

 

 

 

 

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화통이

소통이와 화통이가 전하는 화학 이야기. 세상에 빛을 더하는 정밀화학 이야기를 들려 드립니다 :) Leading Fine Change

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