ธาตุหายากทำให้เทคโนโลยีสมัยใหม่เป็นไปได้อย่างไร

ในโอเปร่าอวกาศของแฟรงก์ เฮอร์เบิร์ตเรื่อง "Dunes" สารธรรมชาติอันล้ำค่าที่เรียกว่า "ส่วนผสมของเครื่องเทศ" ช่วยให้ผู้คนมีความสามารถในการสำรวจจักรวาลอันกว้างใหญ่เพื่อสร้างอารยธรรมระหว่างดวงดาว ในชีวิตจริงบนโลก กลุ่มของโลหะธรรมชาติที่เรียกว่าธาตุหายากได้ทำให้เทคโนโลยีสมัยใหม่เกิดขึ้นได้ ความต้องการส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เกือบทั้งหมดกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ธาตุหายากตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกันนับพัน - ตัวอย่างเช่น ซีเรียมถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการกลั่นน้ำมันในขณะเดียวกันแกโดลิเนียมดักจับนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แต่ความสามารถที่โดดเด่นที่สุดขององค์ประกอบเหล่านี้อยู่ที่การเรืองแสงและอำนาจแม่เหล็ก

เราพึ่งพาแรร์เอิร์ธในการระบายสีหน้าจอสมาร์ทโฟนของเรา ใช้แสงเรืองแสงเพื่อแสดงความถูกต้องของธนบัตรยูโร และส่งสัญญาณที่ก้นทะเลผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง นอกจากนี้ยังจำเป็นสำหรับการผลิตแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและน่าเชื่อถือที่สุดในโลกอีกด้วย พวกมันสร้างคลื่นเสียงในหูฟังของคุณ ปรับปรุงข้อมูลดิจิทัลในอวกาศ และเปลี่ยนวิถีวิถีของขีปนาวุธค้นหาความร้อน นอกจากนี้ แรร์เอิร์ธยังส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีสีเขียว เช่น พลังงานลมและยานพาหนะไฟฟ้า และอาจผลิตส่วนประกอบใหม่ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมด้วย Stephen Boyd นักเคมีสังเคราะห์และที่ปรึกษาอิสระกล่าวว่า "รายการนี้ไม่มีที่สิ้นสุด พวกเขาอยู่ทุกหนทุกแห่ง

ธาตุหายากหมายถึง Lanthanide lutetium และธาตุ 14 ชนิดระหว่างแลนทานัมและอิตเทรียมซึ่งมักเกิดขึ้นในแหล่งสะสมเดียวกันและมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกับแลนทาไนด์ โลหะสีเทาถึงสีเงินเหล่านี้มักมีความเป็นพลาสติกและมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง ความแข็งแกร่งที่ซ่อนอยู่นั้นอยู่ในอิเล็กตรอน อะตอมทั้งหมดมีนิวเคลียสล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน ซึ่งอาศัยอยู่ในบริเวณที่เรียกว่าวงโคจร อิเล็กตรอนในวงโคจรที่ไกลจากนิวเคลียสมากที่สุดคือวาเลนซ์อิเล็กตรอน ซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีและสร้างพันธะกับอะตอมอื่น

แลนทาไนด์ส่วนใหญ่มีอิเล็กตรอนกลุ่มสำคัญอีกกลุ่มหนึ่งเรียกว่า “f-อิเล็กตรอน” ซึ่งอาศัยอยู่ในโซนสีทองใกล้กับอิเล็กตรอนวาเลนซ์ แต่ใกล้กับนิวเคลียสเล็กน้อย Ana de Bettencourt Dias นักเคมีอนินทรีย์จากมหาวิทยาลัยเนวาดา เมืองรีโน กล่าวว่า "อิเล็กตรอน f เหล่านี้เองที่ทำให้เกิดคุณสมบัติทางแม่เหล็กและการเรืองแสงของธาตุหายาก"

ธาตุหายากคือกลุ่มของธาตุ 17 ธาตุ (ระบุเป็นสีน้ำเงินในตารางธาตุ) เซตย่อยของธาตุหายากเรียกว่าแลนทาไนด์ (ลูทีเซียม,หลู่บวกเส้นที่นำหน้าด้วยแลนทานัม,ลา) แต่ละองค์ประกอบประกอบด้วยเปลือก ซึ่งโดยปกติจะประกอบด้วย f อิเล็กตรอน ซึ่งทำให้องค์ประกอบเหล่านี้มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กและการส่องสว่าง