Ein Speiss ist ein Nebenprodukt der Extraktion von reinem Kupfer, Blei oder einem anderen Metall aus seiner unreinen Form. Es besteht im Allgemeinen hauptsächlich aus Eisen und Arsen mit Spuren anderer Mineralien. Das verwendete Gemisch unreiner Ausgangsmetalle wird als Erz bezeichnet, und die Wissenschaft hinter diesem Extraktionsverfahren wird als Metallurgie bezeichnet. Die älteste Form der Metallurgie ist das „Schmelzen“ von Erzen zur Gewinnung. Diese Technik wird seit Jahrtausenden praktiziert und ist auch heute noch weit verbreitet.
Um Metall zu schmelzen, kombiniert ein Arbeiter rohe Metallerze mit Additiven und erhitzt sie in einem Hochofen auf sehr hohe Temperaturen. Die Temperatur wird sehr sorgfältig kontrolliert und richtet sich nach dem Schmelzpunkt des unerwünschten Materials im Ofen. Wenn die Mischung heiß genug ist, verbinden sich die Additive mit den im Erz natürlich vorkommenden Verunreinigungen. Da diese gebundenen Chemikalien alle unterschiedliche Gewichte und Siedetemperaturen haben, trennen sie sich im Hochofen auf natürliche Weise in verschiedenen Schichten. Sie können dann entfernt werden und das verbleibende Material ist ein sehr reines Metall.
Wenn das Metall und seine Verunreinigungen in Form dieser geschichteten heißen Flüssigkeit vorliegen, wird sie als geschmolzene Phase bezeichnet. Speiss, meist bestehend aus Eisenarsenid, steigt während der Schmelzphase im oberen Bereich auf und kann zusammen mit anderen unerwünschten Schichten entfernt werden. Das Material in einigen dieser Schichten wird in einem anderen Prozess verwendet, um alle verbleibenden nützlichen Metalle zu extrahieren. Einige Ebenen werden verworfen. Bis zum letzten Jahrhundert wurde Speiss im Allgemeinen weggeworfen, da die Leute dachten, dass es keinen nützlichen industriellen Zweck hatte.
Dieser Glaube änderte sich, als Speiss entdeckt wurde, dass er bei der Herstellung von Halbleitern sehr nützlich ist. Heutzutage verwenden viele Haushaltselektronik wie Computer, Telefone und Fernseher Halbleiter. Sie sind auch ein wichtiger Bestandteil von Solarzellen, da sie Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln können.
Das Hinzufügen von Speiss zu den Transistoren eines Halbleiters ermöglicht, dass der Halbleiter viel leitfähiger ist. Dieser Vorgang wird als Dotierung von Transistoren bezeichnet. Die erhöhte Leitfähigkeit verbessert die Nützlichkeit der Halbleiter stark und lässt sie viel kleiner sein.
2008 wurde entdeckt, dass auch Eisenarsenid-Speiss zur Herstellung effizienterer Supraleiter verwendet werden kann. Supraleiter liefern einen konstanten Strom fast ohne Energieverlust, können dies jedoch meist nur bei sehr kalten Temperaturen. Wenn ein Supraleiter Eisenarsenid verwendet, kann er bei Temperaturen arbeiten, die näher an der normalen Raumtemperatur liegen. Der Prozess ist von Wissenschaftlern noch nicht vollständig verstanden und wird derzeit erforscht. Supraleiter haben noch keine Heimanwendung, werden aber in Laborumgebungen eingesetzt.
Da Speiss ein so häufiges und nützliches industrielles Nebenprodukt ist, wird es weiterhin auf Leiterplatten zu finden sein. Es wird wahrscheinlich auch mehr Elektronik mit Strom versorgen, da Sonnenkollektoren immer beliebter werden. Angesichts der Leistungsverbesserungen, die es in Forschungsumgebungen gezeigt hat, könnte Speiss im ersten kommerziell erhältlichen Supraleiter verwendet werden.