Méně čistá železná ruda by mohla najít využití v moderní elektronice. Američtí vědci z ní bez dodatečného čištění vytvořili polovodičový pyrit, který by se v budoucnu mohl uplatnit v solárních panelech, bateriích nebo při čištění vody.
Výzkumníci použili vzorky železné rudy vytěžené v oblasti Iron Range v americké Minnesotě. Pomocí poměrně jednoduchého postupu je přeměnili na pyrit neboli sulfid železnatý v kvalitě vhodné pro polovodičové využití. Materiál bývá kvůli svému vzhledu označován také jako kočičí zlato.
Výsledek vědce překvapil. Výroba polovodičů obvykle vyžaduje velmi čisté vstupní suroviny, protože i malé množství nečistot může ovlivnit jejich vlastnosti. Pyrit se však ukázal jako podstatně odolnější. Ruda proto před zpracováním nemusela projít dalšími kroky, které by z ní nežádoucí příměsi odstranily.
Polovodičový pyrit odolal nečistotám
Tým vyzkoušel tři různé druhy železné rudy. Nejlépe si vedl druh taconitu, který se v Minnesotě běžně zpracovává pro výrobu železa. Právě jeho dostupnost by mohla případné budoucí využití nové metody usnadnit.
„Uvědomili jsme si, že pyrit se od běžných polovodičů opravdu liší. Je překvapivě odolný vůči nečistotám,“ vysvětlil Chris Leighton, profesor materiálových věd a jeden z autorů výzkumu. Vědci podle něj původně nepředpokládali, že by méně čistá ruda mohla posloužit bez dalšího čištění.
Pyrit tvoří železo a síra, tedy hojně dostupné a relativně levné prvky. Materiál navíc velmi dobře pohlcuje světlo. Tyto vlastnosti z něj dělají zajímavého kandidáta pro technologie, které mají být levnější a méně závislé na vzácných surovinách.
Polovodičový pyrit musí projít dalšími testy
Možné využití zahrnuje solární články, baterie, elektronické součástky nebo zařízení určená k čištění vody. Jde však zatím o laboratorní výzkum, nikoliv o materiál připravený pro sériovou výrobu. Autoři své výsledky publikovali v odborném časopise Physical Review Applied.
Dalším krokem bude testování jiných druhů železné rudy. Výzkumníci chtějí také místo objemných krystalů připravit tenké vrstvy pyritu, které se více podobají materiálům používaným ve skutečných elektronických zařízeních.