Ứng dụng Rutheni

Do khả năng làm cứng platin và paladi nên rutheni được dùng trong các hợp kim platin và paladi để chế tạo các tiếp điểm điện chống mài mòn. Đôi khi nó được tạo hợp kim với vàng trong nghề kim hoàn. 0,1% rutheni được bổ sung vào titan để cải thiện khả năng chống ăn mòn của nó lên hàng trăm lần.[24]

Rutheni cũng được sử dụng trong một số các siêu hợp kim đơn tinh thể chịu nhiệt độ cao, với các ứng dụng như các cánh của tuabin trong các động cơ phản lực.

Ngòi của bút máy cũng hay được bịt đầu bằng hợp kim chứa rutheni. Từ năm 1944 trở đi, bút máy Parker 51 có ngòi làm bằng "RU", là ngòi bằng vàng 14K với mũi bịt hợp kim chứa 96,2% rutheni và 3,8% iridi.

Rutheni cũng là chất xúc tác đa năng. Sulfua hiđrô có thể bị phân tách bằng ánh sáng với xúc tác là thể vẩn lỏng chứa các hạt CdS cùng điôxít rutheni. Điều này có thể là có ích để loại bỏ H2S từ các thiết bị tinh lọc dầu mỏ và từ các quy trình công nghệ khác trong công nghiệp.

Rutheni là thành phần của các anôt ôxít kim loại hỗn hợp (MMO) được dùng để bảo vệ catôt cho các kết cấu ngầm dưới nước hay dưới đất và cho các điện cực điện phân trong các công nghệ sản xuất hóa chất như clo từ nước muối.

Các phức chất kim loại hữu cơ của rutheni như cacbenallenyliden gần đây được phát hiện như là các chất xúc tác hiệu suất cao cho hoán vị olefin với các ứng dụng quan trọng trong hóa hữu cơ và hóa dược phẩm.

Một vài phức chất rutheni hấp thụ ánh sáng trong cả dải phổ nhìn thấy và đang được nghiên cứu tích cực trong nhiều công nghệ tiềm năng trong năng lượng mặt trời. Các chất nhuộm gốc rutheni được sử dụng như là nguồn tạo điện tử trong các tế bào năng lượng mặt trời nhạy thuốc nhuộm, một hệ thống tế bào năng lượng mặt trời mới đầy triển vọng với giá thành thấp.

Sự phát huỳnh quang của một vài phức chất gốc rutheni bị ôxy làm tắt, vì thế chúng được dùng làm các bộ phận trong thiết bị cảm biến quang học nhận diện ôxy.

Rutheni đỏ, [(NH3)5Ru-O-Ru(NH3)4-O-Ru(NH3)5]6+, là chất biến màu sinh học được sử dụng để biến màu các phân tử nhiều anion như pectin và các axít nucleic cho kính hiển vi quangkính hiển vi điện tử.

Đồng vị phân rã beta 106 của rutheni được sử dụng trong liệu pháp phóng xạ đối với các khối u mắt, chủ yếu là u ác tính hắc tố của lớp phủ màng mạch.

Các phức chất tâm rutheni đang được nghiên cứu để tìm kiếm các tính chất chống ung thư.[25] Các phức chất này của rutheni, khác với các phức chất truyền thống của platin, thể hiện sự kháng lại thủy phân cao hơn và tác động chọn lọc hơn đối với các khối u. NAMI-A và KP1019 là hai loại dược phẩm đang được thử nghiệm và đánh giá lâm sàng về tác đụng chống các khối u di căn và ung thư ruột già.

Ứng dụng của màng mỏng rutheni trong vi điện tử

Gần đây, rutheni được gợi ý như là vật liệu có thể thay thế hữu ích cho các kim loại khác và các silicit trong các thành phần vi điện tử. Tetrôxít rutheni (RuO4) dễ bay hơi, giống như triôxít rutheni (RuO3).[26] Bằng cách ôxi hóa rutheni (ví dụ bằng dòng ôxy plasma) thành các ôxít dễ bay hơi, rutheni có thể dễ dàng tạo ra các khuôn mẫu.[27][28][29][30] Các tính chất của các ôxít thông thường của rutheni làm cho nó là kim loại tương thích với các kỹ thuật xử lý bán dẫn cần thiết để sản xuất các loại thiết bị vi điện tử.

Nhằm tiếp tục thu nhỏ kích thước của thiết bị vi điện tử, các vật liệu mới là cần thiết do có sự thay đổi về kích thước. Có ba ứng dụng chính cho các màng rutheni mỏng trong vi điện tử học.

Thứ nhất là sử dụng các màng mỏng rutheni như là các điện cực ở cả hai bên của pentôxít tantal (Ta2O5) hay titanat stronti bari ((Ba, Sr)TiO3, còn gọi là BST) trong các thế hệ sau của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) ba chiều.[15][31][32] Các điện cực màng mỏng rutheni cũng có thể được phủ trên zirconat titanat chì (Pb(ZrxTi1-x)O3, hay PZT) trong kiểu khác của RAM, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sắt từ (FeRAM).[33][34] Platin cũng được sử dụng như là các điện cực trong RAM trong các môi trường phòng thí nghiệm, nhưng rất khó tạo khuôn mẫu. Rutheni về mặt hóa học rất giống với platin, bảo tồn các chức năng của RAM, nhưng ngược lại với Pt ở chỗ dễ tạo khuôn mẫu hơn.

Thứ hai là sử dụng các màng mỏng rutheni như là các cổng kim loại trong các transitor hiệu ứng trường kim loại-ôxít-bán dẫn kích thích kiểu p (p-MOSFET).[35] Khi thay thế cho các cổng silicit bằng các cổng kim loại trong các MOSFET, tính chất quyết định của kim loại là hàm số công của nó. Hàm số công cần phù hợp với các vật liệu bao quanh. Đối với các p-MOSFET, hàm số công của rutheni là thuộc tính vật liệu tốt nhất phù hợp với các vật liệu bao quanh như HfO2, HfSiOx, HfNOx, HfSiNOx, để thu được các tính chất điện học mong muốn.

Ứng dụng ở thang độ lớn thứ ba của màng rutheni là làm tác nhân hoạt hóa tổ hợp bám dính và lớp mầm mạ điện giữa TaN và Cu trong quy trình nạm đồng đối ngẫu.[36][37][38][39][40] Đồng có thể mạ trực tiếp trên rutheni[41], trái ngược với ni0trua tantal (TaN). Đồng cũng bám dính kém với TaN, nhưng tốt với Ru. Bằng cách trầm lắng một lớp rutheni trên lớp cản TaN, sự kết dính của đồng có thể được cải thiện và sự lắng đọng của lớp mầm đồng sẽ không còn là cần thiết.

Cũng có những ứng dụng khác. Năm 1990, các nhà khoa học của IBM phát hiện thấy một lớp mỏng các nguyên tử rutheni tạo ra sự móc nối phản song song mạnh giữa các lớp sắt từ cận kề, mạnh hơn so với bất kỳ nguyên tố tạo lớp không gian phi từ nào khác. Vì thế lớp rutheni đã được dùng trong thành phần đọc từ điện trở khổng lồ đầu tiên cho các đĩa cứng. Năm 2001, IBM thông báo một lớp dày 3 nguyên tử của rutheni, một cách không chính thức gọi là bụi yêu tinh, có thể cho phép tăng gấp 4 lần mật độ lưu trữ dữ liệu của các thiết bị đĩa cứng hiện tại.[42]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Rutheni http://rsc.anu.edu.au/research/hill.php http://www.brightsurf.com/news/headlines/32014/Nan... http://www.springerlink.com/content/n265k571444pw7... http://www.webelements.com/webelements/elements/te... http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engi... http://periodic.lanl.gov/elements/44.html http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio... http://openmopac.net/data_normal/ruthenium(i)%20fl... http://www.americanscientist.org/template/AssetDet... http://education.jlab.org/itselemental/ele044.html