niobium

Het periodiek systeem Niobium (Nb)

2 reacties / Scheikunde, Wetenschap / Door / 3 november 2012

Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.

Vandaag nummer 41 van de 118 elementen, Niobium (Nb).

Klik hierop om naar de wikipedia versie te gaan waarbij je gemakkelijk naar de verschillende elementen kunt doorklikken

Niobium - Periodic Table of Videos
 

Toepassingen

De belangrijkste toepassing van niobium is bij de productie van sommige roestvrije staalsoorten. Daarnaast wordt niobium op kleine schaal gebruikt voor andere toepassingen:

  • In nucleaire installaties voor het afvangen van losse neutronen.
  • De blauwachtige kleur maakt het een gewild metaal voor sieraden zoals armbanden, oorbellen en body piercings.
  • Het materiaal wordt gebruikt als doping voor titaandioxide om de conductiviteit van dit materiaal te verhogen.
  • Niobium wordt in combinatie met nikkel en kobalt gebruikt in legeringen voor raketmotoren, straalmotoren en andere installaties die grote temperatuursverschillen te verwerken krijgen.

Verder vindt niobium toepassing in supergeleiders.

Opmerkelijke eigenschappen

Chemisch gezien vertoont niobium zeer veel overeenkomsten met tantalium; een element dat in het periodiek systeem direct onder niobium staat. Van alle supergeleidende elementen wordt niobium bij de hoogste temperatuur (9,3 K) supergeleidend. Het metaal oxideert aan de lucht bij 200 °C, maar ook als het bewerkt wordt bij lagere temperaturen moet het in een beschermende atmosfeer geplaatst worden

Driehonderd maal zuiniger processor

Laat een reactie achter / Wereld, Wetenschap / Door / 24 maart 2011

Onderzoekers van Northrop Grumman Systems in Baltimore onthulden een supergeleidende chip van niobium die driehonderd keer zuiniger is dan de bestaande silicium processors. Eindelijk een einde aan het explosief groeiende stroomverbruik van datacentra? En wat zijn de gevolgen voor privacy?

Supergeleiders: superzuinig
In een supergeleider daalt de weerstand tot nul. Een eigenschap waar elektronica-ontwerpers erg blij mee zijn, want dit scheelt zowel veel energie als afvalwarmte. Een vervelende eigenschap van supergeleiders is dat ze sterk gekoeld moeten worden. Toch blijken de kosten voor koeling meer dan op te wegen tegen de enorme stroombesparing.

Wat houdt de chip precies in?

Josephson junctions worden onder meer gebruikt in SQUIDs, extreem gevoelige afstandsmeters waarmee extreem zwakke magneetvelden gemeten kunnen worden.
Josephson junctions worden onder meer gebruikt in SQUIDs, extreem gevoelige afstandsmeters waarmee extreem zwakke magneetvelden gemeten kunnen worden.

De processor heeft een kloksnelheid van 6 Ghz, vergelijkbaar met de huidige generatie personal computers en bestaat uit zestienhonderd Josephson junctions, de supergeleidende equivalenten van een transistor. De processor bestaat uit het metaal niobium en moet gekoeld worden tot 4,2 kelvin – het kookpunt van helium dat vrijwel alleen door middel van helium te bereiken is. Niet echt geschikt voor huishoudelijk gebruik dus, maar in een enorm datacentrum, waar de meeste stroomvreters staan, is dat een minder groot probleem – ware het niet dat helium steeds schaarser wordt. Alleen al in de VS consumeerden al in 2007 de datacentra 12 gigawatt vermogen: de helft van wat centrales in Nederland per jaar aan stroom opwekken en datacentra groeien explosief.
De chip is uit te breiden tot een miljoen Josephson schakelingen zonder dat de performance achteruitgaat. De foutmarge is extreem laag: ongeveer 1 op de 1040 bitbewerkingen hapert. Dat is minder dan een molecuul water vergeleken met de inhoud van een middelgroot meer.

Privacy alert
Getuige Wikileaks had  de Amerikaanse diplomatieke dienst een opmerkelijke belangstelling voor niobium. Nu is verklaard waarom: vermoedelijk heeft Northrop-Grumman ze al van tevoren getipt.  Het bedrijf Northrop-Grumman is een onlosmakelijk deel van het militair-industriële complex dat bij het Pentagon hoort. Datacentra beheersen het grootste deel van het internetverkeer. De verleiding zal daarom ongetwijfeld extreem groot zijn voor dit bedrijf om chips te leveren aan grote datacentra over de hele wereld met een backdoor voor de Amerikaanse geheime dienst. Prettig voor de Amerikanen is ook dat ze een ijzeren greep hebben op de wereldheliumvoorraad.

Rekencapaciteit is absoluut essentieel voor het onderscheppen en analyseren van dataverkeer. Internettappen is, zoals bekend van onder meer Echelon, een geliefde activiteit van overheden, onder andere de Nederlandse, Europese en Amerikaanse. Vermoedelijk zullen dus de Amerikaanse geheime diensten CIA en de NSA, alsmede mogelijk buitenlandse overheden zoals die in Brussel, grote klanten worden van Northrop-Grumman.

Bronnen
Arxiv Blog
ArXiv