有“硼”自远方来

发表时间:2023-11-28 访问量:15052

在化学元素的奇妙世界中,有一个轻量级的成员—硼(B),它虽然体重轻盈,但却蕴含着不可小觑的潜力。说起硼,大家可能感到陌生,硼(B)是元素周期表中第5号元素,从字面上看,它的偏旁部首为“石”,是一种非金属元素,但它比较特殊,具有一定的金属特性,也称为类金属元素,在自然界当中,“硼”经常以矿物质形式存在,拥有非常漂亮的色泽,部分矿石经过加工,可以跟钻石媲美。

硼被命名为“Boron”,源自阿拉伯文,原意是“焊剂”的意思。人类使用硼的历史非常悠久,硼化合物的发现和使用最早可以追述到古埃及,在古代埃及制造玻璃和焊接黄金时已使用硼砂作熔剂,明朝李时珍的《本草纲目》中也有记载,利用硼砂可以消炎化瘀。因为硼很容易跟氧结合,所以在自然状态下合成单质硼很难,1808年,英国化学家戴维在用电解的方法发现钾后不久,又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼,同年法国化学家盖·吕萨克和泰纳用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。

硼是自然界中不可或缺的元素,在植物生长过程中,缺少硼,就会发生很多病变,造成花果脱落、果实畸形等影响。缺硼的动物体内,骨骼发育、免疫系统也都会出现相应的问题。不光在生命体内,现代工业中,硼也发挥着重要作用,含硼的玻璃、钢材、陶瓷等相关材料也广泛应用,号称现代工业的维生素。本文中,我们要聊的不仅是硼这个元素本身,还有一个更为特殊的存在—硼的同位素。

首先,让我们来认识一下什么是同位素。同位素是指同一元素原子核中的质子数相同而中子数不同的原子。就像同一个家庭里的兄弟姐妹,虽然身份相同(都是硼),但个性却有所不同(中子数不同)。这些微妙的差异赋予了硼同位素独特的性质和用途。多应用于原子能工业、医药、半导体、新能源等领域,具有重要意义和市场前景。

在自然界中,硼是一种微量易溶的轻元素,主要存在于水圈及上地壳沉积岩系中。目前已知的硼同位素中,只有硼-10硼-11能在自然界中稳定存在。它们就像是双胞胎一样,虽然外表几乎一样,但在一些重要的场合下,它们的表现却截然不同。

在医学领域,硼—10同位素用于制造治疗癌症的靶向药物,实施硼中子俘获治疗,利用热中子照射已靶向聚集在肿瘤部位的硼—10,硼—10捕获中子后产生电离辐射,杀灭癌细胞。这就像是制导的导弹,能够直达病灶,对疾病进行精准打击,从而达到治疗肿瘤的目的。在半导体行业中,硼—11作为掺杂剂可以使得硅离子布植紧密,是高端芯片、面板、光伏等产业制造过程中重要的特种气体材料。从而生产高度集成、高密度的微型芯片,提高半导体器件的抗辐射干扰能力。同时,加入特定同位素的硼化合物可以改善材料的性能,就像是给钢铁穿上了一层坚固的盔甲,提高了其耐腐蚀性和强度。

此外,硼同位素还在原子能工业、农业、环境监测、能源开发等多个领域展现出了巨大的潜力。它们就像是一粒粒种子,被科学家们播撒在各个领域的土壤中,期待着开花结果。目前,世界上仅有美国、日本、法国、英国、格鲁吉亚等少数实现了工业化生产,我国所用仍依赖于进口,富集硼同位素的工业化生产厄待解决。“祖国需要什么,我们就做什么”,多氟多把创新作为发展的支点和逻辑起点,与战略同频共振,与时代发展同向而行。在2023年年报中,多氟多未来将重点攻克高丰度硼同位素分离等电子信息材料的开发,建立研发-设计-建设-试产一体化管理规范体系流程,提高研发投入产出比。为硼同位素产品全面国产化,提升我国原子能、半导体、医疗、光伏等领域产业链安全具有重要意义。

未来,随着科技的不断探索和创新,硼同位素产品的美好前景将会像李白诗中所描绘的景象——大鹏一日同风起,扶摇直上九万里。我们有理由相信,这些微小而又强大的同位素,会不断涌现新的研究成果和应用案例,在不久的将来,为我们的生活带来更多的惊喜和改变。

在这个充满可能性的世界,让我们一起期待,一起见证硼同位素的辉煌篇章,共同塑造一个人类与自然和谐共生的美好未来。

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