ハフニウムの発見
ハフニウムの発見
1923年、スウェーデンの化学者ハーベイとオランダの物理学者D.コスターは、ノルウェーとグリーンランドで産出するジルコンからハフニウムという元素を発見した。ハフニウムと名付けられた。コペンハーゲンのラテン語名Hafniaに由来する。1925年、HerveyとCosterはフッ素化錯体の分別結晶化によってジルコニウムとチタンを分離して純粋なハフニウム塩を得、ハフニウム塩を金属ナトリウムで還元して純粋な金属ハフニウムを得た。Hervsiは純粋なハフニウムのサンプルをいくつか作りました。
1998年、テキサス大学のカール・コリンズ教授は、ガンマ線を照射したHf178M2が、化学反応より5桁高いが、核反応より3桁低い、膨大なエネルギーを放出することを実験で主張した。Hf 178 M2の半減期は31年なので、天然の放射能は約1兆6000億ベクレルである。コリンズ氏によれば、純粋なHf178M2 1グラムには約1330メガジュールが含まれており、これは300キログラムのTNTの爆発によって放出されるエネルギーに相当する。
コリンズ氏によれば、この反応のエネルギーはすべてX線かガンマ線の形で放出され、その速度は非常に速く、Hf178m2は非常に低濃度で反応するという。国防総省はこの目的のために資金を割り当てている。実験のS/N比は非常に低く、それ以来、DARPAやJASON防衛諮問グループなど様々な組織の科学者が何度も実験を行ったにもかかわらず、コリンズが主張する条件下でこの反応を実現できた科学者はおらず、コリンズはその存在を示す強力な証拠を提示できずにいる。年、コリンズ氏はHf178m2からエネルギーを放出するために誘導ガンマ線放出を利用することを提案したが、他の科学者たちは理論的に不可能であることを証明している。Hf178m2は学界では広くエネルギー源とみなされている。
ハフニウムの製品と用途
ハフニウムは電子を透過しやすいため、非常に有用である。X線管の陰極として使用され、HFおよびwまたはMo合金は高電圧放電管の電極として使用される。陰極とタングステンフィラメント製造業は、一般的にX線として使用されます。純ハフニウムは、その可塑性、容易な加工、耐高温性、耐食性により、原子力産業において重要な材料である。ハフニウムは熱中性子捕獲断面積が大きく、理想的な中性子吸収材です。原子炉の制御棒や保護装置として使用できる。ハフニウム粉末はロケットのプロペラとして使用できる。X線管の陰極は電気産業で製造できる。Hf-Ta合金は、ロケットノズルや滑空再突入機の前面保護層として使用できる。Hf-Ta合金は、鋼や抵抗材料の工具として使用できる。耐熱合金中のハフニウムは、タングステン、モリブデン、タンタル合金などの添加元素として使用され、ハフニウムを添加する。HfCは、高硬度、高融点のため、超硬合金の添加元素として使用できる。4TaCHfCの融点は約 4215℃で、最高融点の化合物である。ハフニウムは、多くのインフレータブルシステムのゲッターとして使用できる。ハフニウムゲッターは、ガスなしでシステム内の酸素と窒素を除去することができます。ハフニウムは、危険性の高い作業における作動油の揮発を防止するため、作動油の添加剤として使用されることが多い。ハフニウムは強い抗揮発性を持つため、一般に工業用や医療用の作動油に使用される。
ハフニウム元素は、最新のintel45ナノメートルにも使用されている。二酸化ケイ素（SiO2）は製造が可能で、厚さを薄くすることでトランジスタの性能を継続的に向上させることができるため、プロセッサメーカーはゲート絶縁材料としてシリカを使用している。インテルが65ナノメートルの製造プロセスを導入した際、二酸化ケイ素のグリッド誘電体の厚さは1.2ナノメートルまで薄くなり、これは5層原子に相当する。しかし、トランジスタが原子サイズに縮小されると、消費電力と放熱の難易度が同時に上昇し、電流の浪費と無駄な熱エネルギーの発生を招くことになる。したがって、このままでは電流が減ってしまう。材料は、さらにゲート絶縁膜のリーク電位の厚さを減少させると、大幅に増加し、トランジスタ技術が限界に遭遇減少します。この重要な問題を解決するために、インテルは、ゲート絶縁膜として二酸化ケイ素をより厚い高K材料（ハフニウム系材料）に置き換えることを正式に提案し、これによってもリーク電位を10倍以上低減することに成功した。従来の65ナノメートル技術に比べ、インテルの45ナノメートル・プロセスは、トランジスタ密度をほぼ2倍に高め、プロセッサのトランジスタ総数を増やし、あるいはプロセッサのサイズを縮小した。さらに、トランジスタのスイッチングに必要な電力が少なくなり、消費電力が30%近く削減され、内部相互接続には低誘電率の銅線が使用されている。
