Gadoliini, jaksollisen taulukon elementti 64.
Lantaanidi jaksollisessa taulukossa on suuri perhe, ja niiden kemialliset ominaisuudet ovat hyvin samankaltaisia toistensa kanssa, joten niitä on vaikea erottaa. Vuonna 1789 suomalainen kemisti John Gadolin sai metallioksidin ja löysi ensimmäisen harvinaisen maametallioksidin -Yttrium (iii) oksidiAnalyysin avulla avaamalla harvinaisten maametallien löytöhistorian. Vuonna 1880 ruotsalainen tutkija Demeriak löysi kaksi uutta elementtiä, joista toinen vahvistettiin myöhemmin olevansamarium, ja toinen tunnistettiin virallisesti uudeksi elementiksi, Gadoliniumiksi, sen jälkeen kun ranskalainen kemisti Debuwa Foureland on puhdistettu.
Gadolinium -elementti on peräisin pii -beryllium gadoliniummalmista, joka on halpaa, pehmeää tekstuuria, hyvä sitkeys, magneettinen huoneenlämpötilassa ja on suhteellisen aktiivinen harvinainen maametallimyymälä. Se on suhteellisen stabiili kuivassa ilmassa, mutta menettää kiiltoansa kosteudessa, muodostaa löysän ja helposti irrotettua hiutaleta kuin valkoiset oksidit. Ilmassa poltettuna se voi tuottaa valkoisia oksideja. Gadolinium reagoi hitaasti veden kanssa ja voi liuottaa happoa värittömien suolojen muodostamiseksi. Sen kemialliset ominaisuudet ovat hyvin samanlaisia kuin muut lantanidi, mutta sen optiset ja magneettiset ominaisuudet ovat hiukan erilaisia. Gadolinium on paramagnetismi huoneenlämpötilassa ja ferromagneettinen jäähdytyksen jälkeen. Sen ominaisuuksia voidaan käyttää pysyvien magneettien parantamiseen.
Gadoliniumin paramagnetismia käyttämällä tuotetusta gadolinium -aineesta on tullut hyvä kontrastiaine NMR: lle. Ydinmagneettikuvaustekniikan itsetutkimus on aloitettu, ja siihen on liittynyt 6 Nobel -palkintoa. Ydinmagneettiresonanssi johtuu pääasiassa atomien ytimien spin -liikkeestä, ja erilaisten atomien ytimien spin -liike vaihtelee. Eri rakenneympäristöjen erilaisten vaimennusten lähettämien sähkömagneettisten aaltojen perusteella voidaan määrittää tämän esineen muodostavien atomien ytimien sijainti ja tyyppi ja esineen sisäinen rakenteellinen kuva voidaan piirtää. Magneettikentän vaikutuksesta ydinmagneettiresonanssikuvaustekniikan signaali tulee tiettyjen atomien ytimien, kuten vedyn ytimien, spinistä vedessä. Nämä spin -kykenevät ytimet kuumennetaan kuitenkin magneettikesonanssin RF -kentällä, samanlainen kuin mikroaaltouuni, joka tyypillisesti heikentää magneettikuvaustekniikan signaalia. Gadoliniumionilla ei ole vain erittäin vahva spin -magneettinen momentti, joka auttaa atomien ytimen spiniä, parantaa sairauden kudoksen tunnistuksen todennäköisyyttä, mutta myös ihmeellisesti viileä. Gadoliniumilla on kuitenkin tietty toksisuus, ja lääketieteessä kelavia ligandeja käytetään kapseloimaan gadoliini -ionit estämään niitä pääsemästä ihmisen kudoksiin.
Gadoliniumilla on vahva magnetokalorinen vaikutus huoneenlämpötilassa, ja sen lämpötila vaihtelee magneettikentän voimakkuuden mukaan, mikä tuo mielenkiintoisen sovelluksen - magneettisen jäähdytyksen. Jäähdytysprosessin aikana magneettisen dipolin suuntauksen vuoksi magneettinen materiaali kuumenee tietyn ulkoisen magneettikentän alla. Kun magneettikenttä poistetaan ja eristetään, materiaalin lämpötila laskee. Tällainen magneettinen jäähdytys voi vähentää kylmäaineiden, kuten freonin, käyttöä ja jäähtyä nopeasti. Tällä hetkellä maailma yrittää kehittää gadoliniumin ja sen seosten soveltamista tällä alalla ja tuottaa pienen ja tehokkaan magneettisen jäähdyttimen. Gadoliniumin käytön aikana voidaan saavuttaa erittäin alhaiset lämpötilat, joten gadolinium tunnetaan myös nimellä "maailman kylmin metalli".
Gadolinium-isotoopeilla GD-155 ja GD-157: llä on suurin lämpöneutronien absorptio poikkileikkaus kaikkien luonnollisten isotooppien välillä, ja ne voivat käyttää pientä määrää gadoliniumia ydinreaktorien normaalin toiminnan hallitsemiseksi. Syntyi siten gadoliinipohjaiset kevytvesireaktorit ja gadoliiniarvonohjausvarsi, joka voi parantaa ydinreaktorien turvallisuutta vähentäen samalla kustannuksia.
Gadoliniumilla on myös erinomaisia optisia ominaisuuksia, ja sitä voidaan käyttää optisten eristäjien valmistukseen, samanlaisia kuin piirien diodit, jotka tunnetaan myös nimellä valoa säteileviä diodeja. Tämän tyyppinen valoa säteilevä diodi ei vain salli valon kulkemista yhteen suuntaan, vaan myös estää kaikujen heijastuksen optisessa kuidussa, varmistaen optisen signaalin lähetyksen puhtauden ja valon aaltojen lähetystehokkuuden parantamisen. Gadolinium gallium granaatti on yksi parhaimmista substraattimateriaaleista optisten eristäjien valmistukseen.
Viestin aika: heinäkuu-06-2023