Uno speiss è un sottoprodotto dell’estrazione di rame puro, piombo o un altro metallo dalla sua forma impura. È generalmente costituito principalmente da ferro e arsenico con tracce di altri minerali. La miscela di metalli di origine impura utilizzata è chiamata minerale e la scienza alla base di questo processo di estrazione è chiamata metallurgia. La più antica forma di metallurgia prevede la “fusione” di minerali per l’estrazione. Questa tecnica è stata praticata per migliaia di anni ed è ancora comune oggi.
Per fondere il metallo, un lavoratore combina minerali metallici grezzi con additivi e li riscalda fino a temperature molto elevate in un altoforno. La temperatura è controllata con molta attenzione e si basa sul punto di fusione del materiale indesiderato nel forno. Quando la miscela è abbastanza calda, gli additivi si legano alle impurità che si trovano naturalmente nel minerale. Poiché queste sostanze chimiche legate hanno pesi e temperature di ebollizione diversi, si separano naturalmente in diversi strati all’interno dell’altoforno. Possono quindi essere rimossi e il materiale rimanente è un metallo molto puro.
Quando il metallo e le sue impurità sono sotto forma di questo liquido caldo stratificato si parla di fase fusa. Lo speiss, generalmente costituito da arseniuro di ferro, sale in prossimità della sommità durante la fase fusa e può essere rimosso insieme ad altri strati indesiderati. Il materiale in alcuni di questi strati verrà utilizzato in un altro processo per estrarre eventuali metalli utili rimanenti. Alcuni strati verranno eliminati. Fino al secolo scorso lo speiss era comunemente scartato, poiché la gente non riteneva avesse alcuno scopo industriale utile.
Questa convinzione è cambiata quando si è scoperto che lo speiss è molto utile nella produzione di semiconduttori. Oggi molti dispositivi elettronici domestici come computer, telefoni e televisori utilizzano semiconduttori. Sono anche un componente importante delle celle solari perché possono convertire l’energia luminosa in energia elettrica.
L’aggiunta di speiss ai transistor di un semiconduttore consente al semiconduttore di essere molto più conduttivo. Questo processo è chiamato drogaggio dei transistor. L’aumento della conduttività migliora notevolmente l’utilità dei semiconduttori e consente loro di essere molto più piccoli.
Nel 2008 è stato scoperto che l’arseniuro di ferro speiss può essere utilizzato anche per realizzare superconduttori più efficienti. I superconduttori forniscono una corrente costante con quasi nessuna perdita di energia, ma di solito possono farlo solo a temperature molto basse. Quando un superconduttore utilizza l’arseniuro di ferro, può funzionare a temperature più vicine alla normale temperatura ambiente. Il processo non è ancora completamente compreso dagli scienziati ed è attualmente oggetto di ricerca. I superconduttori non hanno ancora applicazioni domestiche, ma sono utilizzati in ambienti di laboratorio.
Poiché lo speiss è un sottoprodotto industriale così comune e utile, continuerà a essere trovato sui circuiti stampati. È anche probabile che alimenterà anche più elettronica poiché i pannelli solari stanno aumentando di popolarità. Dati i miglioramenti delle prestazioni che ha mostrato nelle impostazioni di ricerca, speiss può essere utilizzato nel primo superconduttore disponibile in commercio.