Ring oss skeptisk, men vi vedder på at du ikke visste at 7,7,8,8-tetracyanokinodimetan finnes i din PC. Det er ikke så godt kjent som silisium, men dagens hovedkort vil ikke være nesten like pålitelige uten det.

Dette er bare toppen av isfjellet - PCer er bygd fra en rekke uklare materialer, hvorav mange er ekstremt dyre og vanskelige å mine eller trekke ut. Sjansen er at du ikke vil kunne beskrive egenskapene til neodym, ruthenium eller gallium, men de har alle en viktig rolle å spille for å holde PCen jevn.

Her tar vi en fløyte stopp tur på PCen, komponent etter komponent, delving inn de fantastiske stoffene som brukes i produksjonen. Vi ser noe av deres unike egenskaper og hvorfor de blir brukt, men vi vil også undersøke materialene selv for å se hvordan de ser ut og hvor de kommer fra.

Vi vil tenke på hva som vil skje når forsyninger av sjeldnere elementer går tørr, undersøke om disse kjemikaliene utgjør en helserisiko, og avslør lite kjente og fascinerende fakta om disse mest mystiske materialene.

Selvfølgelig, å ha disse faktaene på fingertuppene, vil ikke gjøre deg mer effektiv for å forbedre PC-en din ytelse eller velge din neste oppgradering, men du kommer til en flygende start når du blir spurt, i en pubquiz, Hva kobler tantal og niobium.

Silisiumglass

Så, silisium chips - og her kan vi inkludere prosessor, minne, GPU og Southbridge-brikken - er laget av silisium, til høyre?

Godt silisium er viktig, men ingen brikke laget helt av silisium ville være en sjanse til å jobbe. For å se på et stykke silisium, tror du det var et metall, men hvis du skulle slippe det, er sjansene for at det ville knuse, noe som ikke er det du forventer av et metall. Med egenskaper mellom metall og ikke-metaller, er silisium en del av en liten gruppe kjemiske elementer kjent som metalloider eller halvmetaller.

Semi-metallic er også hvordan du vil beskrive silisiums elektriske egenskaper - det vil lede elektrisitet, men ikke veldig bra. Men ved doping silisium - det tekniske uttrykket for å legge til en liten mengde av et annet element - kan dets ledningsevne bli betydelig forbedret.

Dette er nøkkelen til driften av transistoren, den grunnleggende byggestenen til alle elektroniske kretser. For å kutte en lang historie kort, dobler doping med bor eller arsen silikon til noe som kalles p-type halvleder, mens doping med fosfor eller gallium skaper en n-type halvleder.

Årsakene til dette er for kompliserte for å forklare her, men ved å kombinere halvledermaterialer av typen n-type og p-type slutter du med en transistor, og ved å koble til nok av dem sammen kan du lage en prosessor.

Transistorene er koblet til med tynne kobberstrimler. En komplisert chip vil trenge flere lag med kobberspor, så lag av isolasjonsmateriale må brukes i mellom for å hindre at de kortslutter seg.

Isolatoren er silisiumdioksyd - den samme forbindelsen som utgjør ren hvit sand. Dette kan produseres enkelt ved å oksidere overflaten av silisiumplaten når flisene blir produsert.

Den eksotiske blandingen av kjemikalier i en prosessor slutter ikke her. Intel og IBM gjorde overskriftene for noen år siden da de begynte å bruke et element som heter hafnium for å forbedre ytelsen til sine chips. Hvis du ikke har hørt om dette uklarte elementet før, så er du i godt selskap.

Tilstrekkelig å si, det er et metall, og dens nære naboer i det periodiske bordet er de like sjeldne elementene lutetium, tantal og det radioaktive materialet rutherfordium. Hvis du hanker etter lite kjente fakta, er den oppkalt etter Hafnia, som er det latinske navnet på den danske hovedstaden, København, hvor den ble oppdaget i 1923.

Foruroligende, på grunn av bruken i kontrollstavene til atomreaktorer, har noen eksperter antydet at det vil gå tom 10 år med dagens forbruk. Det er imidlertid lang tid i halvledermiljøet, og vi føler oss sikre på at et alternativ - kanskje zirkonium - vil gå opp til merket.

Selv om den tilsynelatende knappheten til hafnium kan tyde på at det ville være dyrt, finnes det et annet element i mange prosessorer som koster omtrent 50 ganger mer, gram for gram.

Gull brukes kun i svært små mengder, men brukes som plating på pinner eller pads av de fleste høyytelsesprosessorer. Eiendommen som gjør det til et så godt materiale til smykker, gjør det også til et utmerket metall for plating komponenter: Som et forholdsvis urreaktivt element, tenner det ikke på grunn av reaksjon med luften.

Dette påvirker ikke bare utseendet sitt - det betyr at den gode elektriske kontakten mellom prosessoren og kontakten ikke vil redusere over tid.

Hvis du anser deg selv sikkerhetsbevisst, kan du ha hevet øyenbrynene ved å nevne et bestemt element som brukes i halvlederproduksjon. For hundre og femti år siden, da kornbrennevindustrien var i full gang, var dette elementet et biprodukt av tinnproduksjon, og ble solgt til Amerika som et plantevernmiddel i kampen mot bollebjelken som var ødeleggende landets bomullsavlinger.

Elementet i spørsmålet er arsen, en mindre bestanddel av tinnmalmkassiteritten, og som ble drevet av varmebehandling i en kalsiner og kondensert i et kammer kalt labyrint. Gitt det faktum at de unge guttene som var ansatt for å fjerne arsenet fra labyrinten, sjelden bodde mer enn de tidlige 20-årene, ville du bli unnskyldt for å stille spørsmål om hvor fornuftig det er å sette det i PCer.

Du vil bli lettet over å høre at bare små deler av en silisiumbrikke er dopet, og selv da er konsentrasjoner målt i noen få deler per million alt som trengs for å gi dem alle viktige halvlederegenskaper. Bunnlinjen er at integrerte kretser inneholder ikke mer enn spor av arsen.

Harddiskplatter

Vi vet alle at harddisker lagrer data magnetisk, men det er få likheter mellom dem og det gamle DAT-formatet som ble brukt på 1980-tallet. Begge bruker et hode for å lese og skrive data til magnetiske medier, men likheten slutter.

Magnetiske disker bruker en mye mer effektiv form for opptak enn det er mulig med et fleksibelt bånd, selv om effektiviteten kommer til en pris. Mens magnetbånd er en enkel, billig stripe av plastfilm impregnert med jernoksid (rust), eller mer nylig krondioksid, er platet på en harddisk produsert i en mye dyrere flerfaset prosess som krever en ekstremt høy grad av nøyaktighet, og bruker noen interessante og esoteriske materialer.

Utgangspunktet er en vanlig disk, maskinert til høye toleranser fra et ikke-magnetisk materiale. På denne måten kan de magnetiske egenskapene nøyaktig finjusteres ved å legge tynne lag av andre materialer.

Disken er vanligvis laget av enten glass eller metall. Aluminium er et godt valg siden det er lett og ikke-magnetisk, men harddisker må være robuste og aluminium er ikke vanskelig nok av seg selv. I stedet er materialet som brukes en legering av aluminium og magnesium, pluss små mengder andre elementer som silisium, kobber og sink.

Det er derfor fem eller flere stoffer i det tomme fatet, selv om ingen av dem er eksakt sjeldne eller uvanlige - jo mer esoteriske materialer brukes senere.

Tallerkenen vil spinne opp til 7.200 rpm, og lese- / skrivehodet vil sveve milliarder av en millimeter over det, slik at eventuelle ujevnheter ville være katastrofale - hodet ville krasje umiddelbart. Det er ikke mulig å polere aluminiumslegering til nødvendig glatthet, slik at blikket skal belegges i et lag av et stoff som kalles NiP, som kan ta høypolert.

Dette materialet er en legering av nikkel og fosfor. En legering er vanligvis tenkt som en blanding av stoffer som deler sine egenskaper, men NiP kan ikke være mer annerledes enn dens bestanddeler.

Fosfor er et ikke-metallisk element, og en meget reaktiv en i det. I sin hvite elementære form vil den antennes spontant i luft og brenne voldsomt. Det er også svært giftig og lyser i mørket. Imidlertid, som nikkel, har NiP alle egenskapene til et metall og er relativt inert.

Merkelig skjønt, mens nikkel er magnetisk, er ikke NiP det. De fleste andre materialer på tallerkenen er ansvarlige for sine magnetiske egenskaper. Jern er det mest kjente magnetiske materialet, men de du finner i en harddisk, er langt mer interessante. Det er mange magnetiske (eller, for å være mer nøyaktige, ferromagnetiske) metaller, men de som brukes på en harddisk, blir valgt for måtene de samhandler med.

Siden en mer detaljert forklaring vil ta oss inn i fysikkens intricacies, vil vi holde oss godt klar over "hvorfor" og konsentrere seg rett og slett på "hva". Først er det noe som kalles det myke magnetiske underlaget, som er laget av en legering av kobolt, nikkel og jern.

I de høyeste ytelsesdiskene er det myke magnetiske underlaget delt inn i to av et tynt lag av elementrutheniumet. Bare en svært liten mengde det trengs, som er like bra - som det 74. rikeste elementet på jorden (og det er bare 90 naturlig forekommende elementer), er ruthenium sjeldnere enn både gull og platina.

Regnskap for en del per milliard av jordskorpen er bare 12 tonn produsert årlig, noe som bare er nok til å lage en en-meter-terning. Navnet kommer fra Ruthenia, det latinske ordet fra det 13. århundre til det gamle landet Rus, som inneholdt deler av dagens dag Russland, Hviterussland, Ukraina, Slovakia og Polen.

Det sanne opptakslaget er hvor vi finner de veldig dyre materialene, men vi ser nå på en legering av kobolt, krom og platina. Selv om platina er rikeligere enn ruthenium, fordi det har så mange flere bruksområder - for det meste som katalysator i kjemisk industri og katalysatorer i biler - er det mye dyrere. For tiden selger den for $ 1 500 per Troy unse, som fungerer som over $ 48 000 per kilo.

Harddiskhoder

Sjeldne og dyre elementer er ikke bare funnet på tallerkenen, som vi ser når vi ser på den andre viktige delen av en harddisk - lese / skrivehodet. Hodet er festet til en armmontering, som kan bevege seg for å få tilgang til noen av de konsentriske sporene på data på tallerkenen.

En integrert del av armen er en trådspole som beveger seg i et magnetfelt når en elektrisk strøm blir påført. Det magnetiske feltet er forsynt av en meget kraftig magnet, hvorav en hovedbestanddel er neodym.

Neodym ser stort sett ut som noe annet metall, men det er unikt å være den mest magnetiske av alle elementene. I sin råform er eiendommen ikke spesielt nyttig, siden neodym har et så lavt curie-punkt - temperaturen over hvilken magnetisme går tapt - at alt som inneholder en neodymmagnet, må kjøles ned.

Det er her de andre metaller kommer inn. Ved å blande to deler av neodym med 14 deler jern og en del bor, oppnås en kombinasjon av sterk magnetisme og høy curie-punkt. Og vi snakker virkelig om sterke magneter - en neodymium-jern-bor magnet kan løfte over tusen ganger den har egen vekt.

Dette har gitt anledning til sikkerhetsproblemer. Hvis du noen gang prøver å demontere en gammel harddisk, må du kontrollere at fingrene dine er godt ut av veien hvis paret av neodymmagneter befinner seg sammen.

Det er ikke alt - selv om neodym, jern og bor er alle formbare, legeringen som brukes i magneter er sprø, så hvis du tillater et par neodymmagneter å snape sammen fra en hvilken som helst avstand, pass på å se på flygende skjær av legering.