Idéer som gav Nobelpris
Kisel är viktigt för att dagens datorer och annan elektronik ska fungera, man kan säga att kisel är basen för den moderna informationsteknologin. Rent kisel används nämligen i elektronikkomponenter för tillverkning av integrerade kretsar, monterade på s k "chips". På varje chip, en 5-15 mm stor kiselbricka, sitter miljontals elektroniska komponenter.
Jack Kilby, Herbert Kroemer och Zhores Alferov delade Nobelpriset i fysik år 2000 för sina insatser inom informationsteknologin (se www.nobelprize.org). Den innovativa delen av IT-industrin, liksom tillverkningen av de rena kiselskivorna, är koncentrerad till världens högteknologiländer, USA ("Silicon Valley") och Japan, medan fabrikstillverkningen av integrerade kretsar och elektronik huvudsakligen sker bl a i Taiwan. I det här sammanhanget kan nämnas att engelskans silicon inte är det samma som svenskans silikon. På engelska syftas på rent kisel medan svenskans silikon är en kemisk förening mellan kisel, syre och olika kolföreningar.
Kisel, upptäckt 1824 av Jöns Jacob Berzelius, är det åttonde vanligaste grundämnet i universum och näst efter syre det vanligaste i jordskorpan. Grundämnet förekommer inte fritt i naturen utan som förening med syre i kvarts (SiO2) och silikater – det ingår också i t ex kiselalger, fräkenväxter och gräs. Även fåglar och däggdjur behöver kisel i små mängder.
I den svenska naturen ser vi mer eller mindre ren kvarts (kvartsit), som feta vita stycken insprängda i klipphällar eller som kiselstenar på stranden. Kvartsit används lokalt som vägbeläggningsmaterial (singel). Mycket ren kvartsit, för tillverkning av eldfasta material m m, brytes på flera ställen i Dalsland, främst i ett kvartsitbrott nära akvedukten i Håverud.
Att dricka ur eller titta ut igenom
Vit sand, s k kvartssand eller kvarts är huvudingrediensen i glas och används därför i stora mängder inom glasindustrin. Kvarts är egentligen svårt att smälta men genom att blanda med bland annat soda (natriumkarbonat) så underlättas smältningen och glaset kan bearbetas. Det vanliga hushålls- eller fönsterglaset innehåller förutom kvartssand även kalk och soda. Genom att variera tillsatserna kan glastillverkarna få fram glas med olika egenskaper, t ex kristallglas eller eldfast glas. Formningen av glasmassan kan ske med många olika metoder t ex maskinblåsning, munblåsning eller pressning. Vanligt fönsterglas släpper inte igenom UV-ljus (våglängder kortare än 380 nm). Däremot gör rent kvartsglas det. Kvartslampor ger ljus med våglängder så korta som 250 nm vilket numera anses olämpligt då det kan framkalla hudcancer – men genom att blanda in en lagom mängd soda i lampglaset får man en filtereffekt som tar bort det kortvågiga ljuset i dagens UV-lysrör för solarier ("UV-A" = 315-400 nm). Kvartssand är även utgångsmaterial för tillverkning av rent kisel (reduktion med koks i ljusbågsugn, >2000 °C).
I den moderna cigarettändaren har man en kvartskristall för att tända gasen. Kristallen är piezoelektrisk, det innebär att det bildas en elektrisk spänning över kristallen då man trycker på den. Spänningen är tillräckligt hög för att ge en gnista som kan antända gasen från cigarettändaren. Man använder även kvartskristallens egenskaper i dagens klockor. Genom att lägga en växelspänning över kristallen får man den att med svänga med sin egen exakta frekvens, därmed ersättande pendeln eller "oron" i äldre ur.
Kristallisk kvarts, t ex mineralet bergkristall SiO2, har andra intressanta fysikaliska egenskaper. Kristallen är optiskt aktiv, d v s vrider polariserat ljus, något som den franske vetenskapsmannen Biot upptäckte i början av 1800-talet. Egenskapen används bland annat inom mikroskopi. Optiskt aktiva är annars bara sådana ämnen som saknar spegelbildssymmetri – d v s om man speglar molekylen får man en annan struktur. I kvartskristallen beror denna asymmetri på att atomerna är ordnade i spiraler (höger- eller vänstervridna).
