سولفید روی یک ترکیب غیر آلی با فرمول شیمیایی ZnS می باشد و نمکی است که به طور طبیعی وجود داشته و منبع اصلی روی است. دو شکل کریستالی متداول آن عبارت اند از: بلندروی با ساختار مکعبی که عموماً در طبیعت یافت میشود و ورتزیت، کریستالی شش ضلعی که نادر بوده اما با حرارت دادن حالت بلندروی تا 1020 درجه سانتی گراد امکان تولیدش وجود دارد.
اسفالریت و ورتزیت هر دو نیمه‌هادی هایی با شکاف انرژی پهن هستند.
این ماده در طبیعت به رنگ سیاه دیده میشود زیرا دارای مقدار قابل‌توجهی آهن است. نمک‌های تصفیه‌شده به رنگ زرد یا خاکستری هستند.
این ماده معمولاً از مواد زائد تولید شده و همچنین محصول جانبی سنتز آمونیاک با استفاده از متان نیز می باشد. از دیگر ویژگی های این ماده، آن است که به‌طور کامل در آب حل نمی‌گردد. اما در حضور اسیدها و عوامل اکسیدکننده قوی تجزیه میشود. در دمای بالاتر از 900 درجه سانتی‌گراد، با آزاد شدن دودهای روی و گوگرد تجزیه میشود. همچنین با اسیدهای قوی واکنش نشان داده و گاز سولفید هیدروژن آزاد می‌کند. سولفید روی یک ماده درخشان است و هنگام نوردهی با نور ماوراء بنفش، ویژگی فسفرسانس را از خود نشان می‌دهد.
کاربرد سولفید روی
این ماده کاربردهای متفاوتی دارد که از جمله می‌توان به: رنگ‌دانه، آشکارساز اشعه آلفا، اپتیک مادون‌قرمز و کاربردهای فسفرسانس اشاره کرد. در زیر برخی از آنها را به‌تفصیل بررسی می‌کنیم.
رنگ‌دانه
بیشترین کاربرد این ماده به‌عنوان رنگ‌دانه برای رنگ پلاستیک‌ها و لاستیک ها است. لیتوپون، رنگ‌دانه‌ای سفید درخشان که در رنگ، جوهر، چرم، کاغذ، مشمع کف اتاق و پودر صورت استفاده میشود. لیتوپون در دهه 1870 به‌عنوان جایگزین یا مکمل کربنات سرب (سرب سفید) ساخته شد تا بر نقایص سمیت آن غلبه کند. لیتوپون یک مخلوط نامحلول از سولفات باریم و سولفید روی است که با مخلوط کردن محلول آنها رسوب می‌کند. رسوب با فیلتراسیون بازیابی شده، سپس در دمای بالاتر از 600 درجه سانتی‌گراد (1112 درجه فارنهایت) کلسینه میشود.
فسفرسانس
همان‌گونه که پیش‌تر نیز اشاره شد، ZnS یک نیمه‌هادی است، یعنی ماده‌ای با یک نوار ظرفیت پر از الکترون و یک نوار هدایت خالی. شکاف انرژی بین دو نوار، در سولفید روی خالص، در حدود 350 کیلوژول در مول (3.6 ولت) است. با توجه به شکاف زیاد انرژی، فقط غلظت بسیار کمی از حامل‌های بار در شرایط دمای طبیعی وجود دارد. دوپ شدن مس، نقره یا منگنز با این ماده باعث ایجاد سطح انرژی الکترونی میانی در این شکاف میشود. در این شرایط، نور فرا بنفش یا نور مرئی محیط باعث تحریک الکترون‌ها شده و آنها را از باند ظرفیت به باند هدایت می‌رساند.
مکانیسم بازترکیب حفره- الکترون، از طریق سطح انرژی میانی که با دوپ وارد میشود، منجر به انتشار فسفرسانس می‌گردد.
این ماده، با افزودن مقدار اندکی فعال‌کننده مناسب، فسفرسانس شدیدی از خود نشان می‌دهد و در حال حاضر در بسیاری از وسایل از لوله‌های اشعه كاتد در صفحه‌های اشعه X تا درخشش در برخی محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد. هنگامی‌که از نقره به‌عنوان فعال‌کننده استفاده میشود، رنگ حاصل از آن آبی روشن بوده و طول موج آن حداکثر 450 نانومتر است. با استفاده از منگنز فسفرسانس در حدود طول موج 590 نانومتر یعنی رنگ قرمز نارنجی به دست می‌آید. دوپ مس نیز باعث درخشش طولانی‌مدت شده و در تاریکی از درخشش سبز مایل به سبز برخوردار است. سولفید روی با این دوپ در صفحات الکترو لومینسانس نیز استفاده میشود.
پنجره‌های فروسرخ
سولفید روی یک سرامیک نیمه‌هادی با گاف انرژی بزرگ است که در دستگاه‌های الکترولومینسانس، صفحه‌های صفحه تخت و تجزیه‌وتحلیل فتوکاتالیز کاربرد دارد. هم چنین به‌عنوان ماده نوری مادون‌قرمز استفاده میشود و طول‌موج‌های مرئی تا اندکی بیشتر از 12 میکرومتر را عبور می دهد. می‌توان آن را به‌صورت مسطح به‌عنوان یک پنجره نوری یا به شکل لنز استفاده کرد.
سرامیک سولفیدروی، از طریق سنتز گاز سولفید هیدروژن و بخار روی به‌صورت ورق‌های میکرو کریستالی ساخته می شود که از نظر شکل ظاهری مایل به زرد و شفاف است. این ماده با روش پرس ایزواستاتیک داغ (HIP) می‌تواند به شکل شفاف معروف به Cleartran (علامت تجاری) تبدیل شود. شکل های اولیه تجاری این محصول با عنوان Irtran-2 به بازار عرضه می‌شد اما این نام‌گذاری اکنون منسوخ شده است.
خطرات سولفید روی
اثرات بهداشتی / خطرات ایمنی: سولفید روی برای انسان از خطر بالایی برخوردار نیست. اما ممکن است با در معرض قرار گرفتن تحت این ماده منجر به تحریک پوست، چشم و دستگاه تنفسی گردد. بااین‌حال ، یک خطر جدی برای محیط‌زیست محسوب میشود زیرا برای موجودات آبزی بسیار سمی است.
سولفید روی یکی از شناخته‌ترین مواد در علم و فناوری است که امروزه کاربردهایی در تکنولوژی پیدا کرده است. همچنین پودر این ماده در حالت نانو نیز در صنایع مختلف موردتوجه قرار گرفته است.
در پایان
سولفیدروی ترکیبی شگفت انگیز با کاربردهای منحصر به فرد است. ساخت قطعات پنجره های مادون قرمز سولفیدروی بسیار مشکل بوده و تکنولوژی آن فقط در اختیار چند کشور است.
در تموک انواع پودر سولفید روی را خرید و فروش کنید.
