화학자
흔히 우리는 화학자라면 흰색옷을 입고 실험실에서 유리증류기를 이용하여 물질을 서로 혼합시키고 있는 모습, 컴퓨터로 결과를 도출하는 모습을 생각하는데, 실제로 화학자들은 아주 다양한 분야에서 다양한 모습으로 연구를 합니다. 예를 들면 산업현장에서 근무하는 화학자들의 모습은 우리 생각과 아주 많이 빗나가 있습니다. 산업현장에서는 아주 큰 규모의 실험을 하게 되고 그 모습도 공장, 생산현장 등 실로 다양합니다. 실생활에 유용한 화학반응을 발견하여 산업적으로 생산을 시작하기 위해서는 아주 거대한 화학반응 과정으로 넓혀야 합니다. 이를 위하여 산업화학자들은 실험 공장에서 일하며, 제어공학에 관여하고, 수많은 계산을 수행합니다. 연구와 생산현장을 연결시키는 일 역시 화학자의 임무입니다. 화학자들은 제조사(고객)가 제품을 보다 안전하고 능률적으로 제조, 판매할 수 있도록 돕고, 지속적인 마케팅에 성공할 수 있도록 향후 제품개발방향을 조언합니다. 대학, 정부기관, 산업체의 연구직에서 일하는 소수의 화학자들은 고전적 이미지와 일치합니다. 이들은 '미래'를 준비합니다. 다양한 방법과 기구를 사용하여 새로운 물질은 만들어내는 것입니다. 가장 흔히 사용되는 방법은 원료나 반응물을 용액으로 만드는 것입니다. 용액을 끓여 레토르트에서 나오는 기체를 수직냉각기 속에서 응결시켜 다시 레토르트로 돌려보냅니다. 이러한 과정을 역류주입이라고 합니다. 화학의 중심은 분석화학(화합물의 특성을 분석하는 학문)이지만, 생물체의 화학반응을 연구하는 생화하 등 많은 다른 분야가 존재합니다. 생화학자들은 의약품으로 사용할 화합물을 개발하는 데 중요한 역할을 담당합니다.
화학분석
화학반응을 어떤 문제가 발생하여 개선을 시키려고 한다면 화학분석을 해야 합니다. 화학분석을 위해 분자내부를 효율적으로 잘 파악해야 하는데 이를 위해서 여러 가지의 분석방법을 사용하고 응용합니다. 이 과정은 분석화학자들이 마치 탐정이 된 듯하게도 여겨질 수 있습니다. 분석화학자들은 예술품의 연대 측정, 식품이나 공기 중의 유해물질 검출, 마이크로칩에 사용되는 결정의 품질사 등 다양한 문제를 다룹니다. 19세기의 독일 화학자 칼 레미기우스 프레세니우스는 이렇게 말했습니다. "화학에 있어 모든 위대한 발전은 많든 적든 새롭거나 향상된 분석법에 직접적으로 연관되어 있습니다." 화학반응을 개선시키려면 먼저 반응을 정확히 파악해야 하므로 이 말은 아직도 유효합니다. 의학, 태양전지, 비행기 엔진 및 기타 모든 제품의 발전은 해당 물질의 정확한 구조와 구성을 이해한 후에야 가능합니다. 오늘날에는 소량의 정자 또는 피부만 가지고도 사람을 식별하거나 범죄를 입증할 수 있습니다. 증거는 세포 속에 있습니다. 효소를 이용한 중합연쇄반응이라는 기법을 통해 극소량의 검체로부터 DNA 등의 유전물질을 증폭시킬 수 있습니다. 이렇게 얻어진 DNA를 분석하고 젤 위에서 크기에 따라 절편을 분리합니다. 최종적으로 DNA절편들을 슈퍼마켓에서 볼 수 있는 것과 흡사한 바코드로 나타냅니다. (유전적 구성이 동일한) 일란성쌍둥이를 제외하고 모든 사람의 유전자코드는 독특하므로 이를 이용하여 사람을 식별할 수 있습니다. 미량의 약물은 혈액보다 소변 속에서 오래 유지됩니다. 그러나 소변만으로 운동선수의 금지약물 사용 여부를 항상 가려낼 수 있는 것은 아닙니다. 또한 해당물질의 섭취량도 측정해야 합니다. 예를 들어 많은 양의 카페인 사용이 금지되어 있더라도 커피나 차, 콜라 등 음료를 정상적으로 섭취했을 때의 기대수치가 나오는 경우 도핑이라고 판단할 수 없기 때문입니다.
반도체
온도는 반도체의 전기전도성에 중요한 영향을 줍니다. 19세기에 발견된 온도와 물질의 전지전도성에 대한 사실로 인해 정보기술의 한 분야가 발전되었습니다. 반도체는 현대사회에 긴요하게 사용되는데, CT와 인공심박동기, 디지털카메라, 컴퓨터, 휴대전화 등에 모두 반도체가 내재되어 있기 때문입니다. 반도체는 단순원소물질로 이루어져 있으며 다양한 띠구조를 지닙니다. 섭씨 20도(화씨 68도)에서 반도체는 절연체보다 전기전도성이 우수하지만, 금속만큼은 아닙니다. 전도성에 있어 온도는 중요한 인자입니다. 대부분의 반도체는 온도가 상승하면 전도성이 증가합니다. 우리는 '반도체'라고 하면 가장 중요한 반도체 가운데 하나인 규소를 떠올립니다. 그러나 규소는 지금까지 알려진 600여 개의 무기반도체 가운데 하나일 뿐입니다. 다른 중요한 반도체로 비소화 칼륨 등 3-5 반도체를 들 수 있습니다. 대부분의 반도체는 완벽한 결정에 가깝습니다. 제조된 반도체 막대를 용융(고체상태의 물질이 에너지를 흡수하여 액체로 상태변화가 일어나는 것(시킨 후 천천히 식히면 원자가 결정구조로 배열된다. 매우 얇은 결정층을 얻으려면 기체상태의 반도체를 차가운 표면에서 응결시킵니다. 현재는 반도체 원료물질을 결정화하는 방법이 특히 중요합니다. 도핑이라는 과정을 통해 반도체에 불순물을 첨가하면 전도성을 변화시킬 수 있습니다. 원재료에 이온광을 조사하여 공여원자를 결정구조 안으로 유입시킵니다. 반도체에 충돌하는 이온의 에너지가 높을수록 더 깊은 곳까지 파고들게 됩니다. 반도체는 마이크로 공학과 정보공학 분야에서 매우 중요합니다. 이들은 빛을 전기에너지로 바꾸거나, 전기에너지를 빛으로 변환하는 데 사용됩니다. 우리가 사용하는 계산기는 빛을 전기로 변환시키는 태양전지에 의해 작동합니다.