希土類要素が最新の技術をどのように可能にしますか

フランク・ハーバートの宇宙オペラ「砂丘」では、「スパイス混合」と呼ばれる貴重な自然物質は、星間文明を確立するために広大な宇宙をナビゲートする能力を人々に与えています。現実の地球では、希土類元素と呼ばれる天然金属のグループが現代の技術を可能にしました。ほとんどすべての最新の電子製品のこれらの主要なコンポーネントの需要は急激に増加しています。

希土類数千の異なるニーズを満たす - たとえば、セリウムはオイルを精製するための触媒として使用されますが、ガドリニウム原子炉の中性子をトラップします。しかし、これらの要素の最も顕著な能力は、それらの発光と磁気にあります。

私たちは希土類に依存して、スマートフォンの画面を着色し、蛍光を使用してユーロ紙幣の信頼性を示し、光ファイバーケーブルを介して海底の信号を転送します。また、世界で最も強くて信頼できる磁石のいくつかを製造するためにも必要です。ヘッドフォンに音波を生成し、空間内のデジタル情報を強化し、サーマル検索ミサイルの軌跡を変更します。レアアースはまた、風力発電や電気自動車などのグリーンテクノロジーの開発を促進しており、量子コンピューターの新しいコンポーネントを生産することさえあります。合成化学者で独立したコンサルタントのスティーブン・ボイドは、次のように述べています。「このリストは無限です。彼らはどこにでもあります

希土類とは、ランタニド・ロテチウムとランタヌムとの間の14の元素を指しますイットリウム、多くの場合、同じ堆積物で発生し、ランタニドと同様の化学的性質があります。これらの灰色から銀色の金属は、通常、可塑性と高い融点と沸点を持っています。彼らの秘密の強さは彼らの電子にあります。すべての原子には、軌道と呼ばれる領域に存在する電子に囲まれた核があります。核から最も遠い軌道の電子は原子価電子であり、化学反応に関与し、他の原子との結合を形成します。

ほとんどのランタニドには、「f-electrons」と呼ばれる別の重要な電子グループがあり、価数電子の近くにあるが、核にわずかに近いゴールデンゾーンに住んでいます。リノのネバダ大学の無機化学者であるアナ・デ・ベタンコート・ディアスは、「希土類元素の磁気および発光特性を引き起こすのは、これらのF電子です。」

希土類は、17の要素のグループです（周期表に青で示されています）。希土類元素のサブセットは、ランタニドと呼ばれます （ルテチウム、lu、さらに、先に向かうラインランタン、la）。各要素には、通常はF電子を含むシェルが含まれており、これらの要素には磁気および発光特性があります。