Камень, дважды изменивший историю человечества

История человечества развивается знаковыми эпохами. Многие помнят со школы: каменный век, бронзовый век, потом железо… и так до современности, информационного общества с компьютерами и смартфонами. Именно труд и вовлечение в технологии обособило нас от остального животного мира. Но на чем базируются технологии в разные эпохи? Конечно, на используемых материалах. Одному из таких базовых материалов повезло дважды поменять историю человечества.

Как все уже догадались, речь пойдет о кремнии. Тот, который в периодической таблице химических элементов Si (Silicium) под номером 14. Это, между прочим, второй по распространенности элемент на нашей планете после кислорода (до 30% по массе), и было бы странно, если бы его активно не использовали. Встречается кремний не в чистом виде, а в основном в виде диоксида (SiO₂) — это и обычный песок, и части горных пород, природное стекло и куча разновидностей силикатов и кварца. Это часто те самые камни под ногами.

Первый раз кремний в виде минерала кремень (звучит созвучно и по химическому составу это все тот же SiO₂, только геологически сформировался под давлением) «выступил» в каменном веке. Каменный век назван так потому, что камень и дерево были основными материалами, которые использовал человек. Просто камень сохраняется лучше в археологической летописи, и множество каменных орудий известно ученым.

Не все камни подходят в качестве орудий, одно дело бросить камнем или разбить кость, а другое отскоблить кожу животного для одежды или изготовить острый наконечник стрелы.

Вот тут кремень и показал свои полезные свойства, и был замечен древними людьми.

Во-первых, это прочный материал (его твердость шкале Мооса 7 из 10), он стоек к трещинам и не крошится, как прочие осадочные породы. И его можно обрабатывать ударным методом направленных сколов (в отличие от гранитов), и при должном навыке и терпении из этого минерала получались инструменты разной формы и назначения. При сколе, режущая кромка кремня супер острая, потому что структура минерала кристаллическая. Ну и конечно, важный фактор широкой распространенности этого материала. Где были в прошлом вулканы, люди использовали обсидиан (вулканическое стекло), а там 70% в составе тот же SiO₂.

Кстати, сейчас совсем немного людей в мире в совершенстве обладает техникой изготовления таких орудий.

Начиная от самого древнего палеолита и до египетских пирамид, кремневые орудия были основным рабочим и охотничьим инструментом. Вытеснили его только металлы. Да и в средневековье он долго использовался в первых замковых ружьях и в огнивах. А до сих пор кремний используется для изготовления в виде привычных нам стекол (и не только).

«Второе пришествие» кремния произошло уже в 20 веке в виде полупроводников. Без кремния не получилось бы привычных транзисторов, которые в 60-х годах дали новый качественный толчок в развитии всей электроники. Силиконовая долина, это, кстати, про тот же кремний.

Для изготовления транзисторов и микросхем используют уже сверхчистый кремний, но восстанавливают его из все того же оксида (кварцевого песка). Не стоит забывать о солнечных батареях — перспективном альтернативном источнике энергии, их производство тоже не обходится без кварцевого песка.

Такая вот история кремния на службе человечества, начиная от кремнёвого ножа в руке древнего охотника, до 5 нанометровых включений в кремневую пластину в виде современного процессора мощного компьютера.

Спасибо за внимание.