कच्चे माल की कमी के खिलाफ वैकल्पिक मैग्नेट

नई सामग्री दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के बने मैग्नेट की जगह लेगी

हार्ड डिस्क, लेकिन कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटक दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट के बिना नहीं कर सकते हैं। © केरिक / आइसटॉक
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नियोडिमियम और सह के बजाय: नई चुंबकीय सामग्री भविष्य में दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं से बने उच्च-तकनीकी मैग्नेट को बदल सकती है। शोधकर्ताओं ने पहले से ही पहले यौगिकों की पहचान की है जो मैग्नीशियम या कोबाल्ट जैसे पदार्थों के अतिरिक्त रूप से प्रबलित हो सकते हैं। ये सामग्री दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक जैसे कि नियोडिमियम का वास्तविक विकल्प हो सकता है - इन दुर्लभ संसाधनों की मांग को कम करता है।

मैग्नेट आधुनिक तकनीक में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं: इनका उपयोग कंप्यूटर हार्ड ड्राइव, पावर जनरेटर और कई अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों में किया जाता है। आज उपलब्ध सबसे मजबूत चुम्बकों के रहस्य को अक्सर दुर्लभ पृथ्वी कहा जाता है। नियोडिमियम और डिस्प्रोसियम जैसी धातुओं में विशेष विद्युत और चुंबकीय गुण होते हैं - उनके बिना, कई उच्च तकनीक वाले उत्पाद अकल्पनीय होंगे।

समस्या यह है कि ये प्रतिष्ठित वस्तुएं दुर्लभ और महंगी हैं, लेकिन मांग बढ़ रही है। वैज्ञानिक पहले से ही दुर्लभ पृथ्वी धातुओं में से कुछ के लिए भविष्य की बाधाओं का अनुमान लगा रहे हैं। दूसरी ओर, भू-राजनीतिक पहलू भी एक भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, दुर्लभ पृथ्वी के मुख्य निर्यातक के रूप में, चीन में कुछ सामग्रियों पर लगभग एकाधिकार है और इसके अनुसार अपने व्यापार को नियंत्रित कर सकते हैं।

नियोडिमियम और डिस्प्रोसियम के लिए विकल्प

इस कारण से, शोधकर्ता अब नियोडिमियम और सह के विकल्प की तलाश कर रहे हैं: क्या आप मजबूत स्थायी मैग्नेट बना सकते हैं जो बेहतर उपलब्ध दुर्लभ पृथ्वी के साथ मिलते हैं या शायद इस समूह से कोई धातु भी शामिल नहीं है? अमेरिकी ऊर्जा विभाग के एम्स प्रयोगशाला के थॉमस लोगरासो और उनके सहयोगियों ने शुरू में पैरामैग्नेट्स पर ध्यान केंद्रित करते हुए इस सवाल के लिए खुद को समर्पित कर दिया। ये सामग्री कमजोर रूप से चुंबकीय क्षेत्रों की ओर आकर्षित होती हैं लेकिन स्थायी रूप से चुंबकित नहीं होती हैं।

लोगरासो बताते हैं, "हम ऐसा बोल सकते हैं, ऐसी प्रणालियों का पुनर्वास करें और कुछ सामग्रियों को जोड़कर उन्हें मैग्नेट में बदल दें।" "यही कारण है कि हम मिश्र धातुओं या यौगिकों के साथ शुरू करते हैं जिनमें कमरे के तापमान पर फेरोमैग्नेटिक होने के लिए सही गुण होते हैं।" प्रदर्शन

दो होनहार उम्मीदवार

होनहार उम्मीदवारों की पहचान करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक कंप्यूटर-आधारित दृष्टिकोण का उपयोग किया। इस तरह, वे विभिन्न सामग्रियों के चुंबकीय व्यवहार की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे और यह भी पता लगाते थे कि क्या वे ठोस चुम्बकों के विकास के लिए उपयुक्त हैं। "यह दृष्टिकोण जल्दी से कुछ शक्तिशाली मैग्नेट की पहचान का कारण बना है, " टीम लिखती है।

गणना ने दिखाया, अन्य बातों के अलावा, कि पैरामैग्नेटिक सेरियम कोबाल्ट CeCo3 मैग्नीशियम के अतिरिक्त फेरोमैग्नेट में परिवर्तित हो सकता है। और वास्तव में, बाद के प्रयोग इसकी पुष्टि करते हैं, जैसा कि लोगरासो और उनके सहयोगियों की रिपोर्ट है। विश्लेषण में पहचाना गया एक और उम्मीदवार CeCo5 है। यह सामग्री पहले से ही एक मजबूत फेरोमैग्नेट है। हालांकि, गणना और प्रयोगों से पता चला है कि इस संपत्ति को तांबे और लोहे की सही मात्रा के साथ अनुकूलित किया जा सकता है।

"आर्थिक और पारिस्थितिक रूप से समझदार"

इन परिवर्धन के साथ, CeCo5 किसी दिन भी neodymium और dysprosium जैसे मजबूत दुर्लभ पृथ्वी मैग्नेट की जगह ले सकता है, शोधकर्ताओं का अनुमान है। फायदा: सख्ती से बोलना, सेरियम भी दुर्लभ पृथ्वी वर्ग का एक सदस्य है। हालांकि, नियोडिमियम और सह के विपरीत, यह बहुतायत से उपलब्ध है और प्राप्त करना आसान है।

लोगरासो कहते हैं, "उच्च-मांग और दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं को बदलने से आर्थिक और साथ ही पारिस्थितिक दृष्टिकोण से समझ में आता है।" "जबकि हमारे संशोधित सेरियम-कोबाल्ट यौगिक सबसे मजबूत दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट के रूप में शक्तिशाली नहीं हैं, फिर भी वे कुछ अनुप्रयोगों के लिए एक मूल्यवान विकल्प हो सकते हैं।"

इसके अलावा, वह और उनके सहयोगी पहले से ही वैकल्पिक चुम्बकों पर काम कर रहे हैं जो दुर्लभ पृथ्वी वर्ग के सेरियम या अन्य धातुओं पर आधारित नहीं हैं। अन्य बातों के अलावा, वे लोहे के जर्मेनियम Fe3Ge को एक मजबूत चुंबकीयकरण देने के लिए कोबाल्ट के साथ प्रयोग करते हैं। (अमेरिकन केमिकल सोसाइटी, 2019; बैठक)

स्रोत: अमेरिकन केमिकल सोसायटी

- डैनियल अल्बाट