Un speiss est un sous-produit de l’extraction de cuivre pur, de plomb ou d’un autre métal de sa forme impure. Il est généralement composé principalement de fer et d’arsenic avec des traces d’autres minéraux. Le mélange de métaux de source impurs utilisé est appelé minerai, et la science derrière ce processus d’extraction est appelée métallurgie. La plus ancienne forme de métallurgie consiste à fondre des minerais pour l’extraction. Cette technique est pratiquée depuis des milliers d’années et est encore courante aujourd’hui.
Pour fondre le métal, un ouvrier combine des minerais de métal brut avec des additifs et les chauffe à très haute température dans un haut fourneau. La température est très soigneusement contrôlée et est basée sur le point de fusion du matériau indésirable dans le four. Lorsque le mélange est suffisamment chaud, les additifs se lient aux impuretés présentes naturellement dans le minerai. Étant donné que ces produits chimiques liés ont tous des poids et des températures d’ébullition différents, ils se séparent naturellement en différentes couches à l’intérieur du haut fourneau. Ils peuvent ensuite être retirés et le matériau restant est un métal très pur.
Lorsque le métal et ses impuretés se présentent sous la forme de ce liquide chaud en couches, on parle de phase fondue. Le Speiss, généralement constitué d’arséniure de fer, s’élève près du sommet pendant la phase fondue et peut être éliminé avec d’autres couches indésirables. Le matériau de certaines de ces couches sera utilisé dans un autre processus pour extraire tous les métaux utiles restants. Certaines couches seront supprimées. Jusqu’au siècle dernier, le speiss était généralement abandonné, car les gens pensaient qu’il n’avait aucune utilité industrielle utile.
Cette croyance a changé lorsque le speiss a été découvert pour être très utile dans la fabrication de semi-conducteurs. Aujourd’hui, de nombreux appareils électroniques domestiques tels que les ordinateurs, les téléphones et les téléviseurs utilisent des semi-conducteurs. Ils sont également un composant important des cellules solaires car ils peuvent convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique.
L’ajout de speiss aux transistors d’un semi-conducteur permet au semi-conducteur d’être beaucoup plus conducteur. Ce processus est appelé transistors de dopage. La conductivité accrue améliore considérablement l’utilité des semi-conducteurs et leur permet d’être beaucoup plus petits.
En 2008, il a été découvert que l’arséniure de fer speiss peut également être utilisé pour fabriquer des supraconducteurs plus efficaces. Les supraconducteurs fournissent un courant constant avec presque aucune perte d’énergie, mais ils ne peuvent généralement le faire qu’à des températures très froides. Lorsqu’un supraconducteur utilise de l’arséniure de fer, il peut fonctionner à des températures plus proches de la température ambiante normale. Le processus n’est toujours pas entièrement compris par les scientifiques et fait actuellement l’objet de recherches. Les supraconducteurs n’ont pas encore d’applications domestiques, mais sont utilisés en laboratoire.
Étant donné que le speiss est un sous-produit industriel si courant et si utile, il continuera à être trouvé sur les cartes de circuits imprimés. Il est également susceptible d’alimenter davantage d’électronique, car les panneaux solaires gagnent en popularité. Compte tenu des améliorations de performances qu’il a montrées dans le cadre de la recherche, le speiss peut être utilisé dans le premier supraconducteur disponible dans le commerce.