湖湘自然历 | 石韫玉而山晖⑬给自己五彩缤纷的世界

彭雅惠，陈青青湖南日报·新湖南客户端 2023-06-13 08:53:44

2023年6月13日星期二芒种第8天

难以想象，人类已经让芯片的制程达到3纳米。芯片制程是晶体管结构中栅极的线宽，宽度越窄，功耗越低。要知道，普通人一根头发丝的直径约为5万纳米。

对于目前的硅基芯片，这几乎到了极限，实现突破，需要找到一种电阻极低、传导性更强的新材料替代硅基。于是，铋闯进了科学家视野。

这个在金属元素表上排列第83位的金属，一向不太惹人注目，过去，它与人类最紧密的关系是应用于治疗胃病的药物中。但人们已经发现，铋可能不这么简单，比如，它的导电性几乎是所有金属中最低的，但它的氧化物却有很高的阳离子导电性，通常应用于固态氧化物燃料电池和氧传感器上。而且在接近绝对零度时，铋会变成超导体。而且，铋居然冷胀热缩，与普通金属热胀冷缩的性质完全相反。

2019年，在郴州举行的矿博会以这种神秘金属为主角，展出了全世界发掘到的自然铋。只要见过一次，人们就基本不会再认错它们。因为铋在冷却结晶过程中，表面会形成一层三氧化二铋薄膜，这些薄膜厚度略有不同就会呈现由黄到蓝渐变的色彩，一块铋矿石整体便出现雨后彩虹样缤纷之美。

实际上，中国是全球铋储量最多的地区，储量大约有24万吨，占世界总储量的75%；而国内铋储量最大的地区，则是湖南，郴州市金船塘矿有世界上最大铋矿床。

这是多大的一笔财富，现在还难以估测。前不久，台积电、美国麻省理工学院宣布，合作研究发现二维材料结合铋，能达极低电阻，接近量子极限。这意味着，未来世界芯片鏖战，湖南具有最重要的战略资源。

【小名片】

自然铋，一种金属元素，元素符号为Bi，原子序数为83，单质为银白色至粉红色的金属，质脆易粉碎。铋的化学性质较稳定。铋在自然界中以游离金属和矿物的形式存在。

以前铋被认为是相对原子质量最大的稳定元素，但在2003年，发现了铋有极其微弱的放射性，会发生α衰变缓慢变为铊，同时测定了它的半衰期长达1.9×1019年。这意味着或许在人类灭亡之前，铋也不会发生太明显的衰变。

文/彭雅惠图、智库/何斌设计/陈青青统筹/周月桂

作者：彭雅惠，陈青青

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来源：湖南日报·新湖南客户端

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