אלמנט ניאודימיום למכשירי היתוך לייזר

ניאודימיום, יסוד 60 של הטבלה המחזורית.

ניאודימיום קשור לפראזודימיום, שניהם לנתניד עם תכונות דומות מאוד. בשנת 1885, לאחר שהכימאי השבדי מוסנדר גילה את התערובת שללנתנוםופרסאודימיום וניאודימיום, האוסטרים ולסבאך הפרידו בהצלחה בין שני סוגים של "אדמה נדירה": תחמוצת נאודיום ותחמוצת פרסאודימיום, ולבסוף נפרדוניאודימיוםופרסאודימיוםמהם.

ניאודימיום, מתכת לבנה כסופה בעלת תכונות כימיות פעילות, יכולה להתחמצן במהירות באוויר; בדומה לפראזודימיום, הוא מגיב באיטיות במים קרים ומשחרר במהירות גז מימן במים חמים. לנאודימיום יש תכולה נמוכה בקרום כדור הארץ והוא קיים בעיקר במונאזיט ובבסטנאזיט, כאשר השפע שלו שני רק לצריום.

נאודימיום שימש בעיקר כחומר צבע בזכוכית במאה ה-19. כַּאֲשֵׁרתחמוצת נאודימיוםנמס לזכוכית, הוא ייצור גוונים שונים החל מורוד חם לכחול בהתאם למקור האור הסביבתי. אל תזלזלו בכוס המיוחדת של יוני ניאודימיום הנקראת "זכוכית ניאודימיום". זהו "הלב" של הלייזרים, ואיכותו קובעת ישירות את הפוטנציאל והאיכות של אנרגיית הפלט של מכשיר הלייזר. זה ידוע כיום כמדיום העבודה בלייזר על כדור הארץ שיכול להפיק את האנרגיה המקסימלית. יוני הנאודימיום בזכוכית הנאודימיום הם המפתח לרוץ למעלה ולמטה ב"גורד השחקים" של רמות האנרגיה ויצירת לייזר האנרגיה המקסימלי במהלך תהליך המעבר הגדול, שיכול להגביר את אנרגיית הלייזר הננו-ג'ול הזניחת ברמה של 10-9 לרמה של "השמש הקטנה". מכשיר היתוך לייזר זכוכית נאודימיום הגדול בעולם, National Ignition Device של ארצות הברית, העלה את טכנולוגיית ההיתוך המתמשך של זכוכית ניאודימיום לרמה חדשה והוא רשום כשבעת הפלאים הטכנולוגיים המובילים במדינה. בשנת 1964, מכון שנגחאי לאופטיקה ומכניקה עדינה של האקדמיה הסינית למדעים החל במחקר על ארבע טכנולוגיות הליבה העיקריות של התכה מתמשכת, חישול מדויק, שולי ובדיקה של זכוכית ניאודימיום. אחרי עשרות שנים של מחקר, סוף סוף נעשתה פריצת דרך גדולה בעשור האחרון. הצוות של הו לילי הוא הראשון בעולם שמממש את מכשיר הלייזר האולטרה אינטנסיבי וקצר במיוחד של שנגחאי עם תפוקת לייזר של 10 וואט. הליבה שלו היא לשלוט בטכנולוגיית המפתח של ייצור אצווה זכוכית לייזר Nd בקנה מידה גדול ובעל ביצועים גבוהים. לכן, האקדמיה הסינית למדעים שנגחאי המכון לאופטיקה ומכונות דיוק הפך למוסד הראשון בעולם ששולט באופן עצמאי בטכנולוגיית ייצור התהליך המלא של רכיבי זכוכית Nd בלייזר.

ניתן להשתמש בניאודימיום גם לייצור המגנט הקבוע החזק ביותר הידוע - סגסוגת בורון ברזל ניאודימיום. סגסוגת בורון ברזל ניאודימיום הייתה פרס כבד שהציעה יפן בשנות ה-80 כדי לשבור את המונופול של ג'נרל מוטורס בארצות הברית. המדען העכשווי Masato Zuokawa המציא סוג חדש של מגנט קבוע, שהוא מגנט מסגסוגת המורכב משלושה יסודות: ניאודימיום, ברזל ובורון. מדענים סינים יצרו גם שיטת סינטר חדשה, תוך שימוש בסינטרינג בחימום אינדוקציה במקום סינטר וטיפול בחום מסורתיים, כדי להשיג צפיפות סינטר של למעלה מ-95% מהערך התיאורטי של המגנט, מה שיכול למנוע צמיחת גרגרים מוגזמת של המגנט, לקצר את מחזור הייצור, ובהתאמה להפחית את עלויות הייצור.