稀土元素如何使現代技術成為可能

在弗蘭克-赫伯特的太空歌劇《沙丘》中，一種被稱為“香料混合物”的珍貴天然物質賦予人們在廣袤的宇宙中航行的能力，以建立一個星際文明。在地球上的現實生活中，一組被稱為稀土元素的天然金屬使現代技術成為可能。幾乎所有現代電子產品對這些關鍵部件的需求都在急劇上升。

稀土滿足了數千種不同的需求—例如，鈰被用作提煉石油的催化劑，而釓則在核反應爐中捕捉中子。但是這些元素最突出的能力在於它們的發光和磁性。

我們依靠稀土為我們的智慧手機螢幕著色，用螢光來表示歐元紙幣的真實性，並通過光纖電纜在海底中轉信號。它們也是製造一些世界上最強和最可靠的磁鐵所必需的。它們在你的耳機中產生聲波，在太空中提升數位資訊，並改變熱搜索導彈的彈道。稀土也在推動綠色技術的發展，如風能和電動汽車，甚至可能產生量子電腦的新部件。合成化學家和獨立顧問斯蒂芬-博伊德（Stephen Boyd）說：“這個名單不勝枚舉。它們無處不在。”

稀土是指鑭系元素—鑥和鑭與釔間的14種元素，它們往往出現在相同的礦床中，具有與鑭系元素類似的化學性質。這些灰色至銀色的金屬通常具有可塑性，熔點和沸點都很高。它們的秘密力量在於它們的電子。所有的原子都有一個被電子包圍的原子核，這些電子居住在稱為軌道的區域。離原子核最遠的軌道上的電子是價電子，它們參與化學反應並與其他原子形成鍵。

大多數鑭系元素擁有另一組重要的電子，稱為“f-電子”，它們居住在靠近價電子但略微靠近原子核的黃金地帶。內華達大學里諾分校的無機化學家Ana de Bettencourt-Dias說：“正是這些f電子導致了稀土元素的磁性和發光特性。”

稀土是一組17種元素（在週期表上以藍色標出）。稀土的一個子集被稱為鑭系元素（鑥，Lu，加上以鑭為首的一行，La），每種元素都包含一個子殼，通常容納f電子，這使這些元素具有磁性和發光特性。

參考來源：https://www.sciencenews.org/article/rare-earth-elements-properties-technology

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