องค์ประกอบนีโอไดเมียมสำหรับอุปกรณ์ฟิวชั่นเลเซอร์

นีโอไดเมียมธาตุที่ 60 ของตารางธาตุ

นีโอไดเมียมมีความเกี่ยวข้องกับเพรซีโอไดเมียม ซึ่งทั้งสองเป็นแลนทาไนด์ที่มีคุณสมบัติคล้ายกันมาก ในปี พ.ศ. 2428 หลังจากที่นักเคมีชาวสวีเดนชื่อโมซานเดอร์ค้นพบส่วนผสมของแลนทานัมและเพรซีโอไดเมียมและนีโอไดเมียม ชาวออสเตรียชื่อ Welsbach สามารถแยก "ธาตุหายาก" ได้สองชนิด ได้แก่ นีโอไดเมียมออกไซด์และเพรซีโอไดเมียมออกไซด์และสุดท้ายก็แยกออกจากกันนีโอไดเมียมและเพรซีโอไดเมียมจากพวกเขา

นีโอไดเมียม โลหะสีขาวเงินที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่ออกฤทธิ์ สามารถออกซิไดซ์ในอากาศได้อย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับเพรซีโอไดเมียม มันทำปฏิกิริยาช้าในน้ำเย็นและปล่อยก๊าซไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วในน้ำร้อน นีโอไดเมียมมีปริมาณน้อยในเปลือกโลกและพบส่วนใหญ่ในมอนาไซต์และบาสต์เนไซต์ โดยมีปริมาณมากเป็นรองเพียงซีเรียมเท่านั้น

นีโอไดเมียมถูกใช้เป็นสีย้อมแก้วเป็นหลักในศตวรรษที่ 19 เมื่อนีโอไดเมียมออกไซด์เมื่อหลอมเป็นแก้วแล้วจะได้เฉดสีต่างๆ ตั้งแต่สีชมพูอุ่นไปจนถึงสีฟ้า ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดแสงโดยรอบ อย่าประมาทแก้วพิเศษที่ทำจากไอออนนีโอไดเมียมที่เรียกว่า “แก้วนีโอไดเมียม” มันคือ “หัวใจ” ของเลเซอร์ และคุณภาพของแก้วจะกำหนดศักยภาพและคุณภาพของพลังงานที่ส่งออกของอุปกรณ์เลเซอร์โดยตรง ปัจจุบันแก้วนีโอไดเมียมเป็นที่รู้จักในฐานะตัวกลางการทำงานของเลเซอร์บนโลกที่สามารถส่งออกพลังงานสูงสุดได้ ไอออนนีโอไดเมียมในแก้วนีโอไดเมียมเป็นกุญแจสำคัญในการเคลื่อนตัวขึ้นและลงใน “ตึกระฟ้า” ของระดับพลังงาน และก่อตัวเป็นเลเซอร์พลังงานสูงสุดในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนผ่านขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถขยายพลังงานเลเซอร์ระดับนาโนจูล 10-9 ที่ไม่สำคัญให้อยู่ในระดับของ “ดวงอาทิตย์ดวงน้อย” อุปกรณ์หลอมรวมเลเซอร์แก้วนีโอไดเมียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งก็คือ National Ignition Device ของสหรัฐอเมริกา ได้ยกระดับเทคโนโลยีการหลอมแก้วนีโอไดเมียมอย่างต่อเนื่องไปสู่อีกระดับหนึ่ง และติดอันดับหนึ่งในเจ็ดสิ่งมหัศจรรย์ทางเทคโนโลยีอันดับต้นๆ ของประเทศ ในปี 1964 สถาบันออปติกส์และกลศาสตร์ประณีตแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีนได้เริ่มทำการวิจัยเทคโนโลยีหลักสี่ประการ ได้แก่ การหลอมอย่างต่อเนื่อง การอบที่แม่นยำ การตัดขอบ และการทดสอบกระจกนีโอไดเมียม หลังจากการสำรวจมาหลายทศวรรษ ในที่สุดก็มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในทศวรรษที่ผ่านมา ทีมงานของ Hu Lili เป็นทีมแรกของโลกที่สามารถสร้างอุปกรณ์เลเซอร์เซี่ยงไฮ้ที่มีความเข้มข้นสูงและระยะสั้นพิเศษที่มีเอาต์พุตเลเซอร์ 10 วัตต์ได้ หัวใจหลักคือการเรียนรู้เทคโนโลยีหลักของการผลิตกระจก Nd แบบเลเซอร์ขนาดใหญ่และประสิทธิภาพสูง ดังนั้น สถาบันออปติกส์และเครื่องจักรความแม่นยำเซี่ยงไฮ้ของสถาบันวิทยาศาสตร์จีนจึงได้กลายเป็นสถาบันแรกในโลกที่เรียนรู้เทคโนโลยีการผลิตแบบเต็มรูปแบบของส่วนประกอบกระจก Nd แบบเลเซอร์อย่างอิสระ

นีโอไดเมียมยังใช้ทำแม่เหล็กถาวรที่ทรงพลังที่สุดได้อีกด้วย นั่นคือ โลหะผสมนีโอไดเมียมเหล็กโบรอน โลหะผสมนีโอไดเมียมเหล็กโบรอนเป็นรางวัลก้อนโตที่ญี่ปุ่นเสนอให้ในช่วงทศวรรษ 1980 เพื่อทำลายการผูกขาดของเจเนอรัลมอเตอร์ในสหรัฐอเมริกา นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัยอย่างมาซาโตะ ซูโอกาวะได้คิดค้นแม่เหล็กถาวรชนิดใหม่ ซึ่งเป็นแม่เหล็กโลหะผสมที่ประกอบด้วยธาตุ 3 ชนิด ได้แก่ นีโอไดเมียม เหล็ก และโบรอน นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนยังได้คิดค้นวิธีการเผาผนึกแบบใหม่ โดยใช้การเผาผนึกด้วยความร้อนเหนี่ยวนำแทนการเผาผนึกและการอบด้วยความร้อนแบบดั้งเดิม เพื่อให้ได้ความหนาแน่นของการเผาผนึกมากกว่า 95% ของค่าทางทฤษฎีของแม่เหล็ก ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการเติบโตของเมล็ดพืชที่มากเกินไปของแม่เหล็ก ลดรอบการผลิต และลดต้นทุนการผลิตได้ตามลำดับ