മാജിക് അപൂർവ ഭൂമി മൂലകം: "സ്ഥിരമായ കാന്തത്തിൻ്റെ രാജാവ്"-നിയോഡൈമിയം

ബാസ്റ്റ്നാസൈറ്റ്

നിയോഡൈമിയം, ആറ്റോമിക് നമ്പർ 60, ആറ്റോമിക് ഭാരം 144.24, പുറംതോട് 0.00239% ഉള്ളടക്കം, പ്രധാനമായും മോണസൈറ്റിലും ബാസ്റ്റ്നസൈറ്റിലും നിലവിലുണ്ട്. പ്രകൃതിയിൽ നിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ ഏഴ് ഐസോടോപ്പുകൾ ഉണ്ട്: നിയോഡൈമിയം 142, 143, 144, 145, 146, 148, 150, അവയിൽ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ഉള്ളടക്കം നിയോഡൈമിയം 142 ആണ്. പ്രസിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ ജനനത്തോടെ നിയോഡൈമിയം നിലവിൽ വന്നു. നിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ വരവ് അപൂർവ എർത്ത് ഫീൽഡിനെ സജീവമാക്കുകയും അതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുകയും ചെയ്തു. കൂടാതെ അപൂർവ ഭൂമി വിപണിയെ സ്വാധീനിക്കുന്നു.

നിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ കണ്ടെത്തൽ

കാൾ ഓർവോൺ വെൽസ്ബാക്ക് (1858-1929), നിയോഡൈമിയം കണ്ടുപിടിച്ചയാൾ

1885-ൽ ഓസ്ട്രിയൻ രസതന്ത്രജ്ഞനായ കാൾ ഓർവോൺ വെൽസ്ബാക്ക് വിയന്നയിൽ നിയോഡൈമിയം കണ്ടെത്തി. നൈട്രിക് ആസിഡിൽ നിന്ന് അമോണിയം നൈട്രേറ്റ് ടെട്രാഹൈഡ്രേറ്റ് വേർതിരിച്ച് ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് സമമിതി നിയോഡൈമിയം വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് അദ്ദേഹം നിയോഡൈമിയവും പ്രസിയോഡൈമിയവും വേർതിരിച്ചു, അതേ സമയം സ്പെക്ട്രൽ വിശകലനം വഴി വേർതിരിച്ചു, എന്നാൽ 1925 വരെ അത് താരതമ്യേന ശുദ്ധമായ രൂപത്തിൽ വേർതിരിക്കപ്പെട്ടിരുന്നില്ല.

1950-കൾ മുതൽ, ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ള നിയോഡൈമിയം (99%-ത്തിലധികം) മോണോസൈറ്റിൻ്റെ അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് പ്രക്രിയയിലൂടെയാണ് പ്രധാനമായും ലഭിച്ചത്. ലോഹം തന്നെ അതിൻ്റെ ഹാലൈഡ് ഉപ്പ് വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം ചെയ്താണ് ലഭിക്കുന്നത്. നിലവിൽ, ബസ്ത നഥാനൈറ്റിലെ (Ce,La,Nd,Pr)CO3F ൽ നിന്ന് മിക്ക നിയോഡൈമിയവും വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും ലായക വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ വഴി ശുദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് പ്യൂരിഫിക്കേഷൻ റിസർവ് തയ്യാറാക്കുന്നതിനായി ഏറ്റവും ഉയർന്ന പരിശുദ്ധി (സാധാരണയായി > 99.99%) സൂക്ഷിക്കുന്നു. കാരണം നിർമ്മാണം സ്റ്റെപ്പ് ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയെ ആശ്രയിക്കുന്ന കാലഘട്ടത്തിൽ പ്രസോഡൈമിയത്തിൻ്റെ അവസാന അംശം നീക്കം ചെയ്യുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, 1930-കളിൽ നിർമ്മിച്ച ആദ്യകാല നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസിന് ശുദ്ധമായ പർപ്പിൾ നിറമുണ്ട്. കൂടാതെ ആധുനിക പതിപ്പിനേക്കാൾ കൂടുതൽ ചുവപ്പ് അല്ലെങ്കിൽ ഓറഞ്ച് നിറമുള്ള ടോൺ.

നിയോഡൈമിയം ലോഹം

മെറ്റാലിക് നിയോഡൈമിയത്തിന് തിളക്കമുള്ള വെള്ളി മെറ്റാലിക് തിളക്കം, ദ്രവണാങ്കം 1024°C, സാന്ദ്രത 7.004 g/cm, പാരാമാഗ്നെറ്റിസം എന്നിവയുണ്ട്. നിയോഡൈമിയം ഏറ്റവും സജീവമായ അപൂർവ എർത്ത് ലോഹങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്, അത് അതിവേഗം ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുകയും വായുവിൽ ഇരുണ്ടതാക്കുകയും പിന്നീട് ഒരു ഓക്സൈഡ് പാളി രൂപപ്പെടുകയും പിന്നീട് പുറംതള്ളപ്പെടുകയും ലോഹത്തെ കൂടുതൽ ഓക്സീകരണത്തിലേക്ക് തുറന്നുകാട്ടുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, ഒരു സെൻ്റീമീറ്റർ വലിപ്പമുള്ള നിയോഡൈമിയം സാമ്പിൾ ഒരു വർഷത്തിനുള്ളിൽ പൂർണ്ണമായും ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. തണുത്ത വെള്ളത്തിലും ചൂടുവെള്ളത്തിലും ഇത് സാവധാനത്തിൽ പ്രതികരിക്കുന്നു.

നിയോഡൈമിയം ഇലക്ട്രോണിക് കോൺഫിഗറേഷൻ

ഇലക്ട്രോണിക് കോൺഫിഗറേഷൻ:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4

വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജ നിലകൾക്കിടയിൽ 4f പരിക്രമണ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പരിവർത്തനമാണ് നിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ ലേസർ പ്രകടനം. ഈ ലേസർ മെറ്റീരിയൽ ആശയവിനിമയം, വിവര സംഭരണം, വൈദ്യചികിത്സ, മെഷീനിംഗ് മുതലായവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവയിൽ, ytrium അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) മികച്ച പ്രകടനത്തോടെയും, Nd-ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഗാഡോലിനിയം സ്കാൻഡിയം ഗാലിയം ഗാർനെറ്റ് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതുമാണ്. കാര്യക്ഷമത.

നിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ പ്രയോഗം

നിയോഡൈമിയത്തിൻ്റെ ഏറ്റവും വലിയ ഉപഭോക്താവ് NdFeB സ്ഥിരമായ മാഗ്നറ്റ് മെറ്റീരിയലാണ്. ഉയർന്ന കാന്തിക ഊർജ്ജ ഉൽപന്നം കാരണം NdFeB കാന്തത്തെ "സ്ഥിര കാന്തങ്ങളുടെ രാജാവ്" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. മികച്ച പ്രകടനത്തിനായി ഇലക്ട്രോണിക്സ്, മെഷിനറി, മറ്റ് വ്യവസായങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. യുകെയിലെ എക്സെറ്റർ സർവ്വകലാശാലയിലെ കംബർലാൻഡ് സ്‌കൂൾ ഓഫ് മൈനിംഗിലെ അപ്ലൈഡ് മൈനിംഗ് പ്രൊഫസറായ ഫ്രാൻസിസ് വാൾ പറഞ്ഞു: "കാന്തത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, നിയോഡൈമിയവുമായി മത്സരിക്കാൻ ശരിക്കും ഒന്നുമില്ല. ആൽഫ മാഗ്നറ്റിക് സ്പെക്ട്രോമീറ്ററിൻ്റെ വിജയകരമായ വികസനം കാന്തിക ഗുണങ്ങളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ചൈനയിലെ NdFeB കാന്തങ്ങൾ ലോകോത്തര നിലവാരത്തിലേക്ക് പ്രവേശിച്ചു.

ഹാർഡ് ഡിസ്കിൽ നിയോഡൈമിയം കാന്തം

സെറാമിക്‌സ്, ബ്രൈറ്റ് പർപ്പിൾ ഗ്ലാസ്, ലേസറിൽ കൃത്രിമ മാണിക്യം, ഇൻഫ്രാറെഡ് കിരണങ്ങൾ ഫിൽട്ടർ ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന പ്രത്യേക ഗ്ലാസ് എന്നിവ നിർമ്മിക്കാൻ നിയോഡൈമിയം ഉപയോഗിക്കാം. ഗ്ലാസ് ബ്ലോവറുകൾക്കുള്ള കണ്ണടകൾ നിർമ്മിക്കാൻ പ്രസിയോഡൈമിയം ഉപയോഗിച്ച് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

1.5% ~ 2.5% നാനോ നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് മഗ്നീഷ്യം അല്ലെങ്കിൽ അലുമിനിയം അലോയ് എന്നിവയിൽ ചേർക്കുന്നത് ഉയർന്ന താപനില പ്രകടനവും വായുസഞ്ചാരവും അലോയ്യുടെ നാശന പ്രതിരോധവും മെച്ചപ്പെടുത്തും, കൂടാതെ ഇത് വ്യോമയാനത്തിനുള്ള എയ്റോസ്പേസ് മെറ്റീരിയലായി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

നാനോ-നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള നാനോ-ഇട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് ഷോർട്ട്-വേവ് ലേസർ ബീം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് വ്യവസായത്തിൽ 10 മില്ലീമീറ്ററിൽ താഴെ കനം ഉള്ള നേർത്ത വസ്തുക്കൾ വെൽഡിങ്ങിനും മുറിക്കുന്നതിനും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

Nd:YAG ലേസർ വടി

വൈദ്യചികിത്സയിൽ, നാനോ നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള നാനോ ഇട്രിയം അലുമിനിയം ഗാർനെറ്റ് ലേസർ ശസ്ത്രക്രിയാ മുറിവുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനോ ശസ്ത്രക്രിയാ കത്തികൾക്ക് പകരം മുറിവുകൾ അണുവിമുക്തമാക്കുന്നതിനോ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

സ്ഫടികം ഉരുകാൻ നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ് ചേർത്താണ് നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസ് നിർമ്മിക്കുന്നത്. ലാവെൻഡർ സാധാരണയായി നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസിൽ സൂര്യപ്രകാശത്തിലോ ഇൻകാൻഡസെൻ്റ് ലാമ്പിലോ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, പക്ഷേ ഫ്ലൂറസെൻ്റ് വിളക്കിൻ്റെ പ്രകാശത്തിന് കീഴിൽ ഇളം നീല ദൃശ്യമാകുന്നു. ശുദ്ധമായ വയലറ്റ്, വൈൻ ചുവപ്പ്, ഊഷ്മള ചാരനിറം തുടങ്ങിയ ഗ്ലാസിൻ്റെ അതിലോലമായ ഷേഡുകൾക്ക് നിറം നൽകാൻ നിയോഡൈമിയം ഉപയോഗിക്കാം.

നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസ്

ശാസ്ത്രത്തിൻ്റെയും സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വികാസവും അപൂർവ ഭൂമി ശാസ്ത്രത്തിൻ്റെയും സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വികാസവും വിപുലീകരണവും കൊണ്ട്, നിയോഡൈമിയത്തിന് വിശാലമായ ഉപയോഗ ഇടം ലഭിക്കും.