Ποιες νέες χρήσεις εντοπίζονται για τα στοιχεία της σπάνιας γης;

Τα στοιχεία της σπάνιας γης περιλαμβάνουν μέταλλα με ασυνήθιστα ηχητικά ονόματα όπως νεοδύμιο, δημήτριο, υτέρβιο και ευρωπίου. Πολλοί ανήκουν στη σειρά λανθανίδης στον περιοδικό πίνακα. Ο όρος «σπάνια γη» είναι ένα ψευδές όνομα καθώς πολλές σπάνιες γαίες είναι στην πραγματικότητα αρκετά κοινές. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των σπάνιων γαιών τις καθιστούν χρήσιμες στην ιατρική, τα καταναλωτικά προϊόντα, την επιστήμη και τη βιομηχανία.

Τα κράματα σιδήρου και ορισμένων μετάλλων σπάνιων γαιών δημιουργούν εξαιρετικά ισχυρούς μόνιμους μαγνήτες. Αυτά είναι πολύ χρήσιμα γιατί μικροσκοπικοί, ελαφριοί μαγνήτες είναι απαραίτητοι για τους μικρούς, ισχυρούς ηλεκτρικούς κινητήρες σε υβριδικά οχήματα και την τελευταία γενιά φορητών μηχανημάτων ιπτάμενου drone. Το νεοδύμιο σπάνιων γαιών είναι μια δημοφιλής επιλογή για μαγνήτες υψηλής αντοχής. Άλλοι περιλαμβάνουν holmium και samarium. Το μυστικό για τις μαγνητικές τους ιδιότητες έγκειται στη διάταξη των ηλεκτρονίων στα άτομα ορισμένων στοιχείων σπάνιων γαιών. Σε στοιχεία με ασθενείς μαγνητικές ιδιότητες όπως το θείο, τα περισσότερα από τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια ομαδοποιούνται σε ζεύγη. Αυτά στα συγκεκριμένα μέταλλα σπάνιας γαίας έχουν ζεύγη ηλεκτρόνια που αυξάνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες.

Οι χημικές ενώσεις που κατασκευάζονται από στοιχεία σπάνιας γης έχουν χρήσιμες ιδιότητες που σχετίζονται με το χρώμα και το φως. Για παράδειγμα, το σουλφίδιο δημητρίου συνδυάζει το δημήτριο και το θείο για να παράγει μια κόκκινη χρωστική ουσία που χρησιμοποιείται ως λιγότερο τοξική εναλλακτική λύση έναντι των παραδοσιακών ενώσεων που βασίζονται στο κάδμιο βαρέων μετάλλων. Το Europium, μια άλλη σπάνια γη, βλέπει ευρεία χρήση σε ηλεκτρονικές οθόνες για την παραγωγή εικονοστοιχείων με έντονο κόκκινο φως.

Τα στοιχεία της σπάνιας γης παίζουν βασικούς υποστηρικτικούς ρόλους στην κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες χρησιμοποιούν ενώσεις νικελίου και λανθανίου για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. Στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής πυκνότητας χρησιμοποιούνται εξειδικευμένοι φακοί κατασκευασμένοι με λουτέτιο. Τα καλώδια οπτικών ινών που περιέχουν το έρβιο σπάνιων γαιών μεταφέρουν σήματα λέιζερ σε μεγάλες αποστάσεις.

Οι ραδιενεργές μορφές του σαμαρίου και του υτρίου στοιχεία σπάνιας γης χρησιμοποιούνται σε ενώσεις που καταπολεμούν τον καρκίνο. Το ισότοπο samarium-153 εκπέμπει ακτινοβολία βήτα που σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα των οστών και βοηθά στην ανακούφιση του πόνου. Το Yttrium-90, ένα άλλο ραδιενεργό στοιχείο, είναι χρήσιμο στη θεραπεία του καρκίνου του ήπατος.