عنصر نئودیمیم برای دستگاه‌های همجوشی لیزری

نئودیمیمعنصر ۶۰ جدول تناوبی.

نئودیمیم با پراسئودیمیم مرتبط است که هر دو لانتانیدهایی با خواص بسیار مشابه هستند. در سال ۱۸۸۵، پس از آنکه موساندر، شیمیدان سوئدی، مخلوطی ازلانتانیمو پراسئودیمیوم و نئودیمیوم، ولزباخ اتریشی با موفقیت دو نوع «خاک کمیاب» را از هم جدا کرد: اکسید نئودیمیوم واکسید پراسئودیمیومو بالاخره از هم جدا شدننئودیمیموپراسئودیمیوماز آنها.

نئودیمیم، فلزی سفید نقره‌ای با خواص شیمیایی فعال، می‌تواند به سرعت در هوا اکسید شود؛ مشابه پرازئودیمیم، در آب سرد به آرامی واکنش می‌دهد و در آب گرم به سرعت گاز هیدروژن آزاد می‌کند. نئودیمیم در پوسته زمین محتوای کمی دارد و عمدتاً در مونازیت و باستنازیت وجود دارد و فراوانی آن پس از سریم در رتبه دوم قرار دارد.

نئودیمیم عمدتاً در قرن نوزدهم به عنوان رنگ‌دهنده در شیشه استفاده می‌شد. چه زمانیاکسید نئودیمیوماگر شیشه ذوب می‌شد، بسته به منبع نور محیط، سایه‌های مختلفی از صورتی گرم تا آبی تولید می‌کرد. شیشه مخصوص یون‌های نئودیمیوم به نام «شیشه نئودیمیوم» را دست کم نگیرید. این «قلب» لیزرها است و کیفیت آن مستقیماً پتانسیل و کیفیت انرژی خروجی دستگاه لیزر را تعیین می‌کند. در حال حاضر به عنوان محیط کار لیزر روی زمین شناخته می‌شود که می‌تواند حداکثر انرژی را تولید کند. یون‌های نئودیمیوم در شیشه نئودیمیوم کلید بالا و پایین رفتن در «آسمان‌خراش» سطوح انرژی و تشکیل لیزر با حداکثر انرژی در طول فرآیند انتقال بزرگ هستند که می‌تواند انرژی لیزر ناچیز نانوژول 10-9 را به سطح «خورشید کوچک» تقویت کند. بزرگترین دستگاه همجوشی لیزر شیشه نئودیمیوم جهان، دستگاه احتراق ملی ایالات متحده، فناوری ذوب مداوم شیشه نئودیمیوم را به سطح جدیدی ارتقا داده و به عنوان هفت شگفتی برتر فناوری در کشور فهرست شده است. در سال ۱۹۶۴، موسسه اپتیک و مکانیک دقیق شانگهای وابسته به آکادمی علوم چین، تحقیقات خود را بر روی چهار فناوری اصلی ذوب مداوم، آنیلینگ دقیق، لبه‌دهی و آزمایش شیشه نئودیمیوم آغاز کرد. پس از دهه‌ها کاوش، سرانجام در دهه گذشته به موفقیت بزرگی دست یافته است. تیم هو لیلی اولین تیم در جهان است که دستگاه لیزر فوق شدید و فوق کوتاه شانگهای با خروجی لیزر ۱۰ وات را تولید کرده است. هسته اصلی آن تسلط بر فناوری کلیدی تولید دسته‌ای شیشه Nd با لیزر در مقیاس بزرگ و با کارایی بالا است. بنابراین، موسسه اپتیک و ماشین‌آلات دقیق شانگهای آکادمی علوم چین به اولین موسسه در جهان تبدیل شده است که به طور مستقل بر فناوری کامل تولید اجزای شیشه Nd با لیزر تسلط یافته است.

نئودیمیم همچنین می‌تواند برای ساخت قدرتمندترین آهنربای دائمی شناخته شده - آلیاژ نئودیمیم آهن بور - مورد استفاده قرار گیرد. آلیاژ نئودیمیم آهن بور پاداش سنگینی بود که ژاپن در دهه 1980 برای شکستن انحصار جنرال موتورز در ایالات متحده ارائه داد. دانشمند معاصر، ماساتو زوکاوا، نوع جدیدی از آهنربای دائمی را اختراع کرد که یک آهنربای آلیاژی متشکل از سه عنصر است: نئودیمیم، آهن و بور. دانشمندان چینی همچنین یک روش پخت جدید ایجاد کرده‌اند که از پخت القایی به جای پخت سنتی و عملیات حرارتی استفاده می‌کند تا به چگالی پخت بیش از 95٪ از مقدار نظری آهنربا دست یابد، که می‌تواند از رشد بیش از حد دانه آهنربا جلوگیری کند، چرخه تولید را کوتاه کند و به همین ترتیب هزینه‌های تولید را کاهش دهد.