인듐

인듐은 저질량에서 중간 질량의 별(질량 범위는 0.6에서 10 태양 질량)에서 수천 년 동안 지속되는 s-과정(느린 중성자 포획)에서 생성됩니다. 은-109 원자가 중성자를 포획하면 은-110으로 변하고, 이는 베타 붕괴를 통해 카드뮴-110으로 변합니다. 추가로 중성자를 포획하면 카드뮴-115가 되고, 또 다른 베타 붕괴를 통해 인듐-115로 변환됩니다. 이는 방사성 동위 원소가 안정한 동위 원소보다 더 풍부한 이유를 설명합니다. 안정한 인듐 동위 원소인 인듐-113은 기원에 대해 완전히 이해되지 않은 p-핵 중 하나입니다. 인듐-113은 s- 및 r-과정(빠른 중성자 포획)에서 직접 생성되며, 또한 반감기가 약 8경 년인 매우 오래된 카드뮴-113의 자식으로 생성되는 것으로 알려져 있지만, 이는 모든 인듐-113을 설명할 수 없습니다. 인듐은 지각에서 약 50ppb 정도로 68번째로 풍부한 원소입니다. 이는 은, 비스무스, 수은의 지각 내 함량과 비슷합니다. 인듐은 독자적인 광물을 거의 형성하지 않으며, 원소 형태로도 거의 존재하지 않습니다. 로케싯(CuInS2)과 같은 인듐 광물은 10종류 미만이 알려져 있으며, 경제적으로 추출할 수 있는 농도로 존재하지 않습니다. 대신 인듐은 일반적으로 스팔레라이트와 첼코파이라이트 같은 더 흔한 광물의 미미한 성분으로 존재합니다. 여기에서 제련 과정 중 부산물로 추출될 수 있습니다. 이런 광물 매장지에서 인듐의 농축도가 지각 내 함량에 비해 높긴 하지만, 현재 가격으로는 인듐을 주요 제품으로 추출할 만큼 충분하지 않습니다. 다른 금속 광석에 포함된 인듐의 양에 대한 다양한 추정치가 존재합니다. 그러나 이런 양은 호스트 소재를 채굴하지 않으면 추출할 수 없습니다(생산 및 가용성 참조). 따라서 인듐의 가용성은 근본적으로 이런 광석이 추출되는 비율에 의해 결정되며, 절대적인 양에 의해 결정되지 않습니다. 이는 현재 논쟁에서 종종 잊혀지는 측면입니다. 예를 들어, 예일 대학교 그라델 그룹의 비판적 평가에서와 같이, 일부 연구에서 인용하는 모순적으로 낮은 고갈 시간을 설명하는 데 사용됩니다.

1924년에 인듐이 비철금속을 안정화하는 성질이 있는 것으로 발견되어 첫 번째로 중요한 용도가 되었습니다. 인듐의 첫 번째 대규모 적용은 제2차 세계 대전 동안 고성능 항공기 엔진의 베어링 코팅에서 손상과 부식을 방지하기 위한 것이었으며, 이는 더 이상 주요 용도가 아닙니다. 융합 합금, 납땜, 전자제품에서 새로운 용도가 발견되었습니다. 1950년대에는 PNP 합금 접합형 트랜지스터의 방출기와 수집기로 작은 인듐 구슬이 사용되었습니다. 1980년대 중반에는 인듐 인화물 반도체와 액정 디스플레이(LCD)용 인듐 주석 산화물 박막의 개발로 많은 관심을 끌었습니다. 1992년까지 박막 응용이 가장 큰 최종 용도가 되었습니다. 인듐(III) 산화물과 인듐 주석 산화물(ITO)은 전자 발광 패널에서 유리 기판에 투명 도전 코팅으로 사용됩니다. 인듐 주석 산화물은 저압 나트륨 증기 램프의 광 필터로 사용됩니다. 적외선 방사는 램프로 되돌아와 관 내 온도를 높이고 램프 성능을 향상시킵니다. 인듐은 많은 반도체 관련 응용 분야가 있습니다. 예를 들어 인듐 안티모니드와 인듐 인화물 등 인듐 화합물은 유용한 특성을 가진 반도체입니다. 주로 트리메틸인듐(TMI) 선구 물질로, 반도체 도핑제로도 사용됩니다. InAs와 InSb는 저온 트랜지스터에, InP는 고온 트랜지스터에 사용됩니다. InGaN과 InGaP 화합물 반도체는 발광 다이오드(LED)와 레이저 다이오드에 사용됩니다. 인듐은 태양 전지에서 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS) 반도체로, 이는 2세대 박막 태양 전지로 불립니다. 인듐은 게르마늄과 함께 PNP 바이폴라 접합형 트랜지스터에 사용됩니다: 저온에서 납땜될 때 인듐은 게르마늄을 스트레스 주지 않습니다. 인듐 와이어는 진공 밀봉과 열 전도체로 사용되며, 크라이오닉스와 초고진공 응용, 장치 제조 응용 분야에서 갭을 메우는 개스킷으로 사용됩니다. 인듐은 갈륨-인듐-주석 합금인 갈린스탄의 성분으로, 이는 상온에서 액체 상태로 일부 온도계에서 수은을 대체합니다. 비스무트, 카드뮴, 납, 주석과의 다른 인듐 합금은 융점이 50~100°C 사이로 화재 스프링클러 시스템과 열 조절기에 사용됩니다. 인듐은 알칼리 배터리에서 수은을 대체하는 여러 재료 중 하나로, 아연 부식과 수소가스 방출을 방지합니다. 인듐은 치과용 아말감 합금에 첨가되어 수은의 표면 장력을 줄이고 적은 양의 수은으로 용이하게 혼합할 수 있습니다. 인듐의 높은 열 중성자 포착 단면적은 원자로 제어봉으로 사용하기에 적합하며, 일반적으로 80% 은, 15% 인듐, 5% 카드뮴의 합금으로 사용됩니다. 핵 공학에서 In과 In의 (n,n') 반응은 중성자 플럭스의 크기를 결정하는 데 사용됩니다. 2009년, 오레곤 주립 대학교의 마스 수브라마니안 교수와 동료들이 인듐이 이트륨과 망가니즈와 결합하여 강렬한 파란색, 무독성, 비활성, 페이드 저항성 색소인 YInMn 블루를 형성할 수 있음을 발견했습니다. 이는 200년 만에 발견된 첫 번째 새로운 파란색 색소입니다.