మ్యాజిక్ రేర్ ఎర్త్ ఎలిమెంట్: “శాశ్వత అయస్కాంత రాజు”-నియోడైమియం

బాస్ట్నాసైట్

నియోడైమియం, పరమాణు సంఖ్య 60, పరమాణు బరువు 144.24, క్రస్ట్‌లో 0.00239% కంటెంట్‌తో, ప్రధానంగా మోనాజైట్ మరియు బాస్ట్నేసైట్‌లలో ఉంటుంది. ప్రకృతిలో నియోడైమియం యొక్క ఏడు ఐసోటోపులు ఉన్నాయి: నియోడైమియం 142, 143, 144, 145, 146, 148 మరియు 150, వీటిలో నియోడైమియం 142 అత్యధిక కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ప్రసోడైమియం పుట్టుకతో, నియోడైమియం ఉనికిలోకి వచ్చింది. నియోడైమియం రాక అరుదైన భూమి క్షేత్రాన్ని సక్రియం చేసింది మరియు దానిలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషించింది. మరియు అరుదైన భూమి మార్కెట్‌ను ప్రభావితం చేస్తుంది.

నియోడైమియం ఆవిష్కరణ

కార్ల్ ఓర్వాన్ వెల్స్‌బాచ్ (1858-1929), నియోడైమియంను కనుగొన్నవాడు

1885లో, ఆస్ట్రియన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్ ఓర్వాన్ వెల్స్‌బాచ్ కార్ల్ ఆయర్ వాన్ వెల్స్‌బాచ్ వియన్నాలో నియోడైమియంను కనుగొన్నాడు. అతను నైట్రిక్ ఆమ్లం నుండి అమ్మోనియం నైట్రేట్ టెట్రాహైడ్రేట్‌ను వేరు చేసి స్ఫటికీకరించడం ద్వారా సిమెట్రిక్ నియోడైమియం పదార్థాల నుండి నియోడైమియం మరియు ప్రసోడైమియంను వేరు చేశాడు మరియు అదే సమయంలో స్పెక్ట్రల్ విశ్లేషణ ద్వారా వేరు చేశాడు, కానీ ఇది 1925 వరకు సాపేక్షంగా స్వచ్ఛమైన రూపంలో వేరు చేయబడలేదు.

1950ల నుండి, అధిక స్వచ్ఛత కలిగిన నియోడైమియం (99% కంటే ఎక్కువ) ప్రధానంగా మోనాజైట్ యొక్క అయాన్ మార్పిడి ప్రక్రియ ద్వారా పొందబడింది. దాని హాలైడ్ ఉప్పును విద్యుద్విశ్లేషణ చేయడం ద్వారా లోహాన్ని పొందవచ్చు. ప్రస్తుతం, చాలా నియోడైమియం బస్తా నథానైట్‌లోని (Ce,La,Nd,Pr)CO3F నుండి సంగ్రహించబడుతుంది మరియు ద్రావణి వెలికితీత ద్వారా శుద్ధి చేయబడుతుంది. అయాన్ మార్పిడి శుద్ధీకరణ తయారీ కోసం అత్యధిక స్వచ్ఛతను (సాధారణంగా > 99.99%) నిల్వ చేస్తుంది. తయారీ దశల స్ఫటికీకరణ సాంకేతికతపై ఆధారపడిన యుగంలో ప్రాసోడైమియం యొక్క చివరి జాడను తొలగించడం కష్టం కాబట్టి, 1930లలో తయారు చేయబడిన ప్రారంభ నియోడైమియం గాజు స్వచ్ఛమైన ఊదా రంగును మరియు ఆధునిక వెర్షన్ కంటే ఎరుపు లేదా నారింజ రంగు టోన్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

నియోడైమియం లోహం

మెటాలిక్ నియోడైమియం ప్రకాశవంతమైన వెండి లోహ మెరుపు, ద్రవీభవన స్థానం 1024°C, సాంద్రత 7.004 గ్రా/సెం.మీ, మరియు పారా అయస్కాంతత్వం కలిగి ఉంటుంది. నియోడైమియం అత్యంత చురుకైన అరుదైన భూమి లోహాలలో ఒకటి, ఇది గాలిలో వేగంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది మరియు ముదురుతుంది, తరువాత ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది మరియు తరువాత తొక్కబడుతుంది, లోహాన్ని మరింత ఆక్సీకరణకు గురి చేస్తుంది. అందువల్ల, ఒక సెంటీమీటర్ పరిమాణంలో ఉన్న నియోడైమియం నమూనా ఒక సంవత్సరంలోపు పూర్తిగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఇది చల్లని నీటిలో నెమ్మదిగా మరియు వేడి నీటిలో త్వరగా స్పందిస్తుంది.

నియోడైమియం ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్

ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్:

1సె2 2సె2 2పి6 3సె2 3పి6 4సె2 3డి10 4పి6 5సె2 4డి10 5పి6 6సె2 4ఎఫ్4

నియోడైమియం యొక్క లేజర్ పనితీరు వివిధ శక్తి స్థాయిల మధ్య 4f ఆర్బిటల్ ఎలక్ట్రాన్ల పరివర్తన వలన సంభవిస్తుంది. ఈ లేజర్ పదార్థం కమ్యూనికేషన్, సమాచార నిల్వ, వైద్య చికిత్స, మ్యాచింగ్ మొదలైన వాటిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. వాటిలో, య్ట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ Y3Al5O12:Nd(YAG:Nd) అద్భుతమైన పనితీరుతో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు Nd-డోప్డ్ గాడోలినియం స్కాండియం గాలియం గార్నెట్ అధిక సామర్థ్యంతో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

నియోడైమియం యొక్క అప్లికేషన్

నియోడైమియం యొక్క అతిపెద్ద వినియోగదారు NdFeB శాశ్వత అయస్కాంత పదార్థం. దాని అధిక అయస్కాంత శక్తి ఉత్పత్తి కారణంగా NdFeB అయస్కాంతాన్ని "శాశ్వత అయస్కాంతాల రాజు" అని పిలుస్తారు. దాని అద్భుతమైన పనితీరు కోసం ఇది ఎలక్ట్రానిక్స్, యంత్రాలు మరియు ఇతర పరిశ్రమలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. UKలోని ఎక్సెటర్ విశ్వవిద్యాలయంలోని కంబర్‌ల్యాండ్ స్కూల్ ఆఫ్ మైనింగ్‌లో అప్లైడ్ మైనింగ్ ప్రొఫెసర్ ఫ్రాన్సిస్ వాల్ ఇలా అన్నారు: “అయస్కాంతాల పరంగా, నియోడైమియంతో పోటీ పడగలది నిజంగా ఏదీ లేదు. ఆల్ఫా మాగ్నెటిక్ స్పెక్ట్రోమీటర్ యొక్క విజయవంతమైన అభివృద్ధి చైనాలో NdFeB అయస్కాంతాల అయస్కాంత లక్షణాలు ప్రపంచ స్థాయి స్థాయికి చేరుకున్నాయని సూచిస్తుంది.

హార్డ్ డిస్క్‌లో నియోడైమియం మాగ్నెట్

నియోడైమియంను సిరామిక్స్, ప్రకాశవంతమైన ఊదా రంగు గాజు, లేజర్‌లో కృత్రిమ రూబీ మరియు పరారుణ కిరణాలను ఫిల్టర్ చేయగల ప్రత్యేక గాజు తయారీకి ఉపయోగించవచ్చు. గ్లాస్ బ్లోయర్‌ల కోసం గాగుల్స్ తయారు చేయడానికి ప్రసోడైమియంతో కలిపి ఉపయోగిస్తారు.

మెగ్నీషియం లేదా అల్యూమినియం మిశ్రమంలో 1.5%~2.5% నానో నియోడైమియం ఆక్సైడ్‌ను జోడించడం వల్ల మిశ్రమం యొక్క అధిక ఉష్ణోగ్రత పనితీరు, గాలి బిగుతు మరియు తుప్పు నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఇది విమానయానానికి ఏరోస్పేస్ పదార్థంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

నానో-నియోడైమియం ఆక్సైడ్‌తో డోప్ చేయబడిన నానో-యిట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ షార్ట్-వేవ్ లేజర్ బీమ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది పరిశ్రమలో 10 మిమీ కంటే తక్కువ మందం కలిగిన సన్నని పదార్థాలను వెల్డింగ్ చేయడానికి మరియు కత్తిరించడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

Nd:YAG లేజర్ రాడ్

వైద్య చికిత్సలో, శస్త్రచికిత్సా కత్తులకు బదులుగా శస్త్రచికిత్సా గాయాలను తొలగించడానికి లేదా గాయాలను క్రిమిరహితం చేయడానికి నానో నియోడైమియం ఆక్సైడ్‌తో డోప్ చేయబడిన నానో యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ లేజర్‌ను ఉపయోగిస్తారు.

నియోడైమియం గాజును గాజు కరిగే పదార్థంలో నియోడైమియం ఆక్సైడ్‌ను జోడించడం ద్వారా తయారు చేస్తారు. లావెండర్ సాధారణంగా నియోడైమియం గాజులో సూర్యకాంతి లేదా ఇన్‌కాండిసెంట్ దీపం కింద కనిపిస్తుంది, కానీ ఫ్లోరోసెంట్ దీపం వెలుతురులో లేత నీలం రంగు కనిపిస్తుంది. నియోడైమియంను స్వచ్ఛమైన వైలెట్, వైన్ ఎరుపు మరియు వెచ్చని బూడిద వంటి గాజు యొక్క సున్నితమైన షేడ్స్‌కు రంగులు వేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

నియోడైమియం గాజు

సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి మరియు అరుదైన భూమి సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విస్తరణ మరియు విస్తరణతో, నియోడైమియం విస్తృత వినియోగ స్థలాన్ని కలిగి ఉంటుంది.