폴리 실리콘의 합성 - 그리냐르

 

전기 아크로를 이용하여 만든 금속규소는 순수한 Si이다.

그러나 우리가 공업적으로 사용하는 실리콘은 다양한 유기물이 결합된 형태이다.

금속규소가 폴리 실리콘이 되는 과정은 여러 가지 방법이 있지만 현재는 한 가지 공법으로만 만들어진다.

바로 직접법이다.

직접법을 소개하기 전 실리콘 합성의 시초인 그리냐르 반응을 먼저 알아보겠다.

 

그리냐르 반응(Grignard Reagent)

 

Corning Incorporated

 

Dow Chemical

 

Dow Corning

위부터

코닝(Corning Incorporated)

다우케미칼(Dow Chemical)

다우코닝(Dow Corning)

 

그리냐드 반응을 성명하기 앞서 위 회사의 로고부터 띄운 이유는

폴리실리콘의 산업화에 위 회사와의 연관이 있기 때문이다.

1830년대 당시 코닝글라스웍스(현 코닝)의 부사장인 Eugene C. Sullivan은

새로운 제품의 개발을 위해 다방면의 노력을 하였다.

고무나 플라스틱은 열에 취약하다.

하지만 코닝글라스웍스의 취급하는 유리제품들은 열에는 강하나 충격에는 매우 취약하다.

유리와 플라스틱의 사이의 충격에 강하며, 내열성을 가진 물질의 개발에 박찬다.

Kipping의 논문을 이용해 개발을 박차던 중 세계 2차대전이 발발한다.

세계 2차대전의 발발로 실리콘은 군사 목적의 신물질로 각광받는다.

엄청난 수요에 반해 실리콘의 생산은 턱없이 부족했다.

당시 실리콘의 합성을 위해선 그리냐르 반응(Grignard Reagent)이 필수였다.

 

그리냐르 반응의 시약의 필수 원료는 마그네슘이다.

이 당시 마그네슘은 다우 케미칼이 독점 생산을 하고 있던 시기다.

그렇기에 코닝 글라스 웍스는 한 가지 묘안을 낸다.

바로 코닝 글라스 웍스와 다우 케미칼의 합작 회사를 탄생시킨 것이다.

다우 케미칼 + 코닝 글라스 웍스

그렇게 탄생된 회사가 바로 다우 코닝이다.

세계 최초의 실리콘 회사의 시작이다.

다우코닝은 마그네슘을 독점으로 한 모회사의 지원으로 실리콘 계의 대표 선두 주자가 된다.

 

아쉽게도 현재 다우코닝은 다우케미칼에 합병되었다.

 

 

 

 

 

본론으로 돌아와 폴리실리콘의 그리냐드 합성법에 대해 설명하겠다.

 

Grignard Reagent

그리냐르 반응이란 프랑스 화학자 빅토르 그리냐르가 자신의 이름을 딴 시약으로 된 반응을 일컫는 말이다.

R 알킬기

Mg 마그네슘

X 할로겐

마그네슘과 할로겐을 이용하여 알킬기를 붙이는 반응이다.

 

Grignard Reagent

위는 쉽게 나타낸 그리냐르 반응식이다.

 

 

 

 

위는 이해하기 쉽게 나타낸 반응식이다.

위의 반응식처럼 그리냐르 시약을 제조 후

Si에 Cl을 붙여준다.

붙여준 Cl에 그리냐르 시약을 이용하여 폴리 실리콘의

폴리 실리콘(PDMS)이 되기 위해선 메틸기를 두 개 가진 Si가 필요하다.

위와 같이 그리냐드 시약을 이용하여 (CH3)2SiCl2를 만들어준다.

 

이후 합성은 직접법 설명 후 서술하겠다.

 

 

 

 

 

참고 자료 및 사진

구글 이미지

위키백과

제3세대 실리콘 화학 제3판 (정일남 저)

 

 

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