稀土元素如何使现代技术成为可能

在弗兰克-赫伯特的太空歌剧《沙丘》中，一种被称为“香料混合物”的珍贵天然物质赋予人们在广袤的宇宙中航行的能力，以建立一个星际文明。在地球上的现实生活中，一组被称为稀土元素的天然金属使现代技术成为可能。几乎所有现代电子产品对这些关键部件的需求都在急剧上升。

稀土满足了数千种不同的需求—例如，铈被用作提炼石油的催化剂，而钆则在核反应堆中捕捉中子。但是这些元素最突出的能力在于它们的发光和磁性。

我们依靠稀土为我们的智能手机屏幕着色，用荧光来表示欧元纸币的真实性，并通过光纤电缆在海底中转信号。它们也是制造一些世界上最强和最可靠的磁铁所必需的。它们在你的耳机中产生声波，在太空中提升数字信息，并改变热搜索导弹的弹道。稀土也在推动绿色技术的发展，如风能和电动汽车，甚至可能产生量子计算机的新部件。合成化学家和独立顾问斯蒂芬-博伊德（Stephen Boyd）说：“这个名单不胜枚举。它们无处不在。”

稀土是指镧系元素—镥和镧与钇间的14种元素，它们往往出现在相同的矿床中，具有与镧系元素类似的化学性质。这些灰色至银色的金属通常具有可塑性，熔点和沸点都很高。它们的秘密力量在于它们的电子。所有的原子都有一个被电子包围的原子核，这些电子居住在称为轨道的区域。离原子核最远的轨道上的电子是价电子，它们参与化学反应并与其他原子形成键。

大多数镧系元素拥有另一组重要的电子，称为“f-电子”，它们居住在靠近价电子但略微靠近原子核的黄金地带。内华达大学里诺分校的无机化学家Ana de Bettencourt-Dias说：“正是这些f电子导致了稀土元素的磁性和发光特性。”

稀土是一组17种元素（在周期表上以蓝色标出）。稀土的一个子集被称为镧系元素（镥，Lu，加上以镧为首的一行，La），每种元素都包含一个子壳，通常容纳f电子，这使这些元素具有磁性和发光特性。

参考来源：https://www.sciencenews.org/article/rare-earth-elements-properties-technology

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