Cómo se descubrió el hafnio
El descubrimiento del hafnio
En 1923, el químico sueco Hervey y el físico holandés D. Coster descubrieron el elemento hafnio en los circones producidos en Noruega y Groenlandia. Lo bautizaron con el nombre de hafnio. Procedía del nombre latino Hafnia de Copenhague. En 1925, Hervey y Coster separaron el circonio y el titanio por cristalización fraccionada de complejos fluorados para obtener sales puras de hafnio, y redujeron las sales de hafnio con sodio metálico para obtener hafnio metálico puro. Hervsi fabricó varias muestras de hafnio puro.
En 1998, el profesor Carl Collins de la Universidad de Texas, en un experimento, afirmó que el Hf 178m2 irradiado por rayos gamma podía liberar enormes cantidades de energía, cinco órdenes de magnitud superiores a las de una reacción química, pero tres órdenes de magnitud inferiores a las de una reacción nuclear. El Hf 178 M2 tiene la vida más larga entre los isótopos de vida larga similares: la vida media del Hf 178 M2 es de 31 años, por lo que su radiactividad natural es de unos 1,6 billones de becquerelios. Collins informa de que un gramo de Hf178m2 puro contiene unos 1330 megajulios, lo que equivale a la energía liberada por la explosión de 300 kilogramos de TNT.
Collins informa de que toda la energía de esta reacción se libera en forma de rayos X o gamma, que es muy rápida, y que el Hf178m2 reacciona a concentraciones muy bajas. El Pentágono ha destinado fondos a este fin. La relación señal/ruido en el experimento fue muy baja y, desde entonces, ningún científico ha sido capaz de lograr esta reacción en las condiciones reivindicadas por Collins, a pesar de los numerosos experimentos realizados por científicos de diversas organizaciones, entre ellas DARPA y JASON Defense Advisory Group, y Collins no ha conseguido aportar pruebas sólidas de su existencia. En 2006, Collins propuso el uso de la emisión inducida de rayos gamma para liberar energía del Hf 178m2, pero otros científicos han demostrado que es teóricamente imposible. El Hf178m2 está ampliamente considerado como una fuente de energía en el mundo académico.
Productos y usos del hafnio
Como el hafnio transmite electrones con facilidad, es de gran utilidad. Se utiliza como cátodo para tubos de rayos X, y las aleaciones de HF y w o Mo se emplean como electrodos para tubos de descarga de alta tensión. Cátodo y la industria de fabricación de filamentos de tungsteno de uso común como los rayos X. El hafnio puro es un material importante en la industria de la energía atómica debido a su plasticidad, facilidad de procesamiento, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión. El hafnio tiene una gran sección transversal de captura de neutrones térmicos y es un absorbente de neutrones ideal. Puede utilizarse como barra de control y dispositivo de protección en el reactor nuclear. El polvo de hafnio puede utilizarse como hélice para cohetes. El cátodo del tubo de rayos X puede fabricarse en la industria eléctrica. La aleación Hf-Ta puede utilizarse como capa protectora frontal de toberas de cohetes y vehículos de reentrada planeadores. La aleación Hf-Ta puede utilizarse como herramienta para acero y material resistente. El hafnio en aleaciones resistentes al calor se utiliza como elemento aditivo, como las aleaciones de tungsteno, molibdeno y tántalo, añadiendo hafnio. El HfC puede utilizarse como aditivo para el carburo cementado debido a su elevada dureza y alto punto de fusión. El punto de fusión del 4TaCHfC es de unos 4215 C, que es el compuesto con el punto de fusión más alto. El hafnio puede utilizarse como getter para muchos sistemas inflables. El getter de hafnio puede eliminar el oxígeno y el nitrógeno del sistema sin gas. El hafnio se utiliza a menudo como aditivo en aceite hidráulico para evitar la volatilización del aceite hidráulico en operaciones de alto riesgo. Tiene una fuerte antivolatilidad, por lo que suele utilizarse en aceite hidráulico industrial y médico.
Los elementos de hafnio también se utilizan en los últimos intel45 nanómetros. Como el dióxido de silicio (SiO2) se puede fabricar y reducir el grosor para mejorar continuamente el rendimiento de los transistores, los fabricantes de procesadores utilizan sílice como material dieléctrico de puerta. Cuando Intel introdujo el proceso de fabricación de 65 nanómetros, el grosor dieléctrico de la rejilla de dióxido de silicio se redujo a 1,2 nanómetros, lo que equivale a átomos de 5 capas. Sin embargo, al reducirse el transistor al tamaño de los átomos, aumentaría al mismo tiempo la dificultad del consumo de energía y la disipación de calor, con el consiguiente derroche de corriente y energía térmica innecesaria. Por lo tanto, si seguimos utilizando la corriente, ésta se reducirá. El material, reduciendo aún más el espesor del potencial de fuga dieléctrica de la puerta se incrementará significativamente, reduciendo la tecnología de transistores encontrar el límite. Para resolver este problema clave, Intel propuso formalmente sustituir el dióxido de silicio por materiales más gruesos de alto K (materiales a base de hafnio) como dieléctrico de puerta, lo que también redujo con éxito la fuga en más de 10 veces. En comparación con la anterior tecnología de 65 nanómetros, el proceso de 45 nanómetros de Intel casi ha duplicado la densidad de transistores, ha aumentado el número total de transistores del procesador o ha reducido su tamaño. Además, la conmutación de transistores requiere menos energía, lo que reduce el consumo en casi un 30%, y las interconexiones internas utilizan hilos de cobre con dieléctrico de baja k.
