عنصر النيوديميوم لأجهزة الاندماج بالليزر

نيوديميوم، العنصر 60 من الجدول الدوري.

يرتبط النيوديميوم بالبراسيوديميوم، وكلاهما لانثانيدات ذات خصائص متشابهة جدًا. في عام ١٨٨٥، بعد أن اكتشف الكيميائي السويدي موساندر خليطاللانثانوموالبراسيوديميوم والنيوديميوم، نجح النمساويون ويلسباخ في فصل نوعين من "العناصر الأرضية النادرة": أكسيد النيوديميوم وأكسيد النيوديميوم.أكسيد البراسيوديميوم، وأخيرا انفصلوانيوديميوموبراسيوديميوممنهم.

النيوديميوم، معدن أبيض فضي ذو خصائص كيميائية نشطة، يتأكسد بسرعة في الهواء. ومثل البراسيوديميوم، يتفاعل ببطء في الماء البارد، ويطلق غاز الهيدروجين بسرعة في الماء الساخن. النيوديميوم منخفض المحتوى في قشرة الأرض، ويوجد بشكل رئيسي في المونازيت والباستنازيت، حيث تُعد وفرته ثاني وفرة بعد السيريوم.

استُخدم النيوديميوم بشكل أساسي كملون للزجاج في القرن التاسع عشر. عندماأكسيد النيوديميومإذا تم صهره إلى زجاج، فإنه ينتج درجات مختلفة تتراوح من الوردي الدافئ إلى الأزرق اعتمادًا على مصدر الضوء المحيط. لا تقلل من شأن زجاج أيونات النيوديميوم الخاص المسمى "زجاج النيوديميوم". إنه "قلب" الليزر، وجودته تحدد بشكل مباشر إمكانات وجودة طاقة خرج جهاز الليزر. يُعرف حاليًا باسم وسط عمل الليزر على الأرض الذي يمكنه إخراج أقصى طاقة. أيونات النيوديميوم في زجاج النيوديميوم هي المفتاح للصعود والنزول في "ناطحة سحاب" مستويات الطاقة وتشكيل ليزر الطاقة القصوى أثناء عملية الانتقال الكبيرة، والتي يمكن أن تضخم طاقة الليزر الضئيلة من مستوى النانوجول 10-9 إلى مستوى "الشمس الصغيرة". رفع جهاز الإشعال الوطني في الولايات المتحدة، أكبر جهاز دمج ليزر زجاج النيوديميوم في العالم، تقنية الصهر المستمر لزجاج النيوديميوم إلى مستوى جديد، وهو مدرج ضمن أفضل سبع عجائب تكنولوجية في البلاد. في عام ١٩٦٤، بدأ معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم البحث في أربع تقنيات أساسية رئيسية، وهي الصهر المستمر، والتلدين الدقيق، والتشكيل، واختبار زجاج النيوديميوم. وبعد عقود من البحث، تم تحقيق تقدم كبير في العقد الماضي. يُعد فريق هو ليلي أول فريق في العالم يُنتج جهاز ليزر شنغهاي فائق الكثافة والقصر الشديد بقوة ١٠ واط. يتمثل جوهره في إتقان التكنولوجيا الرئيسية لتصنيع دفعات زجاج النيوديميوم بالليزر عالي الأداء وعلى نطاق واسع. وبالتالي، أصبح معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم أول مؤسسة في العالم تُتقن بشكل مستقل تقنية الإنتاج الكاملة لمكونات زجاج النيوديميوم بالليزر.

يمكن استخدام النيوديميوم أيضًا في صنع أقوى مغناطيس دائم معروف - سبيكة النيوديميوم والحديد والبورون. كانت سبيكة النيوديميوم والحديد والبورون مكافأة كبيرة قدمتها اليابان في ثمانينيات القرن الماضي لكسر احتكار شركة جنرال موتورز في الولايات المتحدة. اخترع العالم المعاصر ماساتو زووكاوا نوعًا جديدًا من المغناطيس الدائم، وهو مغناطيس سبيكة مكون من ثلاثة عناصر: النيوديميوم والحديد والبورون. كما ابتكر العلماء الصينيون طريقة جديدة للتلبيد، باستخدام التلبيد بالتسخين الحثي بدلاً من التلبيد التقليدي والمعالجة الحرارية، لتحقيق كثافة تلبيد تزيد عن 95% من القيمة النظرية للمغناطيس، مما يمنع النمو المفرط لحبيبات المغناطيس، ويقصر دورة الإنتاج، وبالتالي يقلل تكاليف الإنتاج.