稀土为电子产品增添色彩和光芒

在一些沿海地区,由于生物发光的浮游生物在海浪中颠簸,夜晚的大海偶尔会发出蓝绿色的光芒。稀土金属在受到刺激时也会放射出光芒,其为电子产品增添色彩和光芒。de Bettencourt-Dias说,诀窍是搔动它们的f电子。

使用像激光或灯这样的能量源,科学家和工程师可以将稀土的一个f电子震荡到激发状态,然后让它回到昏睡状态,或其基态。她说:“当镧系元素回到基态时,它们会发出光。”

对高科技设备的需求增长图片

(图片来源:ensia.com)

de Bettencourt-Dias说:“每种稀土在被激发时都会可靠地发出精确的光波长。这种可靠的精度使工程师能够在许多电子产品中仔细调整电磁辐射。例如,铽的发光波长约为545纳米,这使得它适合在电视、电脑和智能手机屏幕中构建绿色荧光粉。铕有两种常见的形式,被用来构建红色和蓝色荧光粉。总之,这些荧光粉可以在屏幕上绘制出彩虹的大部分色调。”

稀土也能辐射出有用的不可见光。钇是钇铝石榴石或YAG的关键成分,YAG是一种合成晶体,构成许多高功率激光器的核心。工程师通过在YAG晶体中加入另一种稀土来调整这些激光器的波长。最受欢迎的品种是掺钕的YAG激光器,它被用于从切割钢铁到去除纹身到激光测距的各种用途。铒-YAG激光束是微创手术的一个好选择,因为它们很容易被肉体中的水吸收,因此不会切得太深。

2012年和2016年全球稀土需求预测的对比图片

(图片来源:ensia.com)

除了激光,镧对于制造夜视镜中的红外吸收玻璃至关重要。芝加哥大学的分子工程师Tian Zhong说:“而铒驱动着我们的互联网。我们的大部分数字信息以波长约为1,550纳米的光的形式通过光纤传播--与铒发射的波长相同。光纤电缆中的信号在远离其源头的时候会变暗。因为这些电缆可以在海底延伸数千公里,所以铒被添加到纤维中以增强信号。”

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

 

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