ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್: ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಶೀತ ಲೋಹ

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್, ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದ ಅಂಶ 64.

ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್ ದೊಡ್ಡ ಕುಟುಂಬವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಹೋಲುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. 1789 ರಲ್ಲಿ, ಫಿನ್ನಿಷ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಜಾನ್ ಗಡೋಲಿನ್ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಪಡೆದರು ಮತ್ತು ಮೊದಲ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು -ಯಟ್ರಿಯಮ್(III) ಆಕ್ಸೈಡ್ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ, ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ಇತಿಹಾಸವನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. 1880 ರಲ್ಲಿ, ಸ್ವೀಡಿಷ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಡೆಮೆರಿಯಾಕ್ ಎರಡು ಹೊಸ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ನಂತರ ದೃಢಪಡಿಸಲಾಯಿತುಸಮಾರಿಯಮ್, ಮತ್ತು ಇತರವು ಫ್ರೆಂಚ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಡೆಬುವಾ ಬೋಡೆಲ್ಯಾಂಡ್ನಿಂದ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ನಂತರ ಗಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಎಂಬ ಹೊಸ ಅಂಶವೆಂದು ಅಧಿಕೃತವಾಗಿ ಗುರುತಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿತು.

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅಂಶವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಬೆರಿಲಿಯಮ್ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅದಿರಿನಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿದೆ, ಇದು ಅಗ್ಗವಾಗಿದೆ, ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಮೃದುವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿರುವ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶವಾಗಿದೆ. ಇದು ಶುಷ್ಕ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತೇವಾಂಶದಲ್ಲಿ ಅದರ ಹೊಳಪನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಬಿಳಿ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಂತೆ ಸಡಿಲವಾದ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಚಕ್ಕೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಸುಟ್ಟಾಗ, ಅದು ಬಿಳಿ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಣ್ಣರಹಿತ ಲವಣಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಆಮ್ಲದಲ್ಲಿ ಕರಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಇತರ ಲ್ಯಾಂಥನೈಡ್‌ಗೆ ಹೋಲುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಅದರ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸ್ವಲ್ಪ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಪ್ಯಾರಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ ಮತ್ತು ತಂಪಾಗಿಸಿದ ನಂತರ ಫೆರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಆಗಿದೆ. ಶಾಶ್ವತ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಅದರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಂನ ಪ್ಯಾರಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಸಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಏಜೆಂಟ್ NMR ಗೆ ಉತ್ತಮ ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸ್ವಯಂ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ 6 ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಗಳು ಬಂದಿವೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ಸ್ಪಿನ್ ಚಲನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ಸ್ಪಿನ್ ಚಲನೆಯು ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಕ್ಷೀಣತೆಯಿಂದ ಹೊರಸೂಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಅಲೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಈ ವಸ್ತುವನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ಆಂತರಿಕ ರಚನಾತ್ಮಕ ಚಿತ್ರವನ್ನು ಎಳೆಯಬಹುದು. ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಂಕೇತವು ನೀರಿನಲ್ಲಿರುವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳಂತಹ ಕೆಲವು ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ಸ್ಪಿನ್ನಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಸ್ಪಿನ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳನ್ನು ಮೈಕ್ರೊವೇವ್ ಓವನ್‌ನಂತೆಯೇ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್‌ನ RF ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಸಂಕೇತವನ್ನು ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅಯಾನು ಅತ್ಯಂತ ಬಲವಾದ ಸ್ಪಿನ್ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಕ್ಷಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಸ್ಪಿನ್ಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ರೋಗಗ್ರಸ್ತ ಅಂಗಾಂಶಗಳ ಗುರುತಿಸುವಿಕೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅದ್ಭುತವಾಗಿ ತಂಪಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಕೆಲವು ವಿಷತ್ವವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ವೈದ್ಯಕೀಯದಲ್ಲಿ, ಮಾನವ ಅಂಗಾಂಶಗಳಿಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸುತ್ತುವರಿಯಲು ಚೆಲೇಟಿಂಗ್ ಲಿಗಂಡ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಬಲವಾದ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೋಕಲೋರಿಕ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನವು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅನ್ನು ತರುತ್ತದೆ - ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಶೈತ್ಯೀಕರಣ. ಶೈತ್ಯೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಕಾಂತೀಯ ದ್ವಿಧ್ರುವಿಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದಾಗಿ, ಕಾಂತೀಯ ವಸ್ತುವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬಾಹ್ಯ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದಾಗ ಮತ್ತು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದಾಗ, ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣತೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಕೂಲಿಂಗ್ ಫ್ರಿಯಾನ್‌ನಂತಹ ರೆಫ್ರಿಜರೆಂಟ್‌ಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವೇಗವಾಗಿ ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಪ್ರಪಂಚವು ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಅದರ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ಕೂಲರ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಬಳಕೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅನ್ನು "ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಶೀತ ಲೋಹ" ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಐಸೊಟೋಪ್‌ಗಳು Gd-155 ಮತ್ತು Gd-157 ಎಲ್ಲಾ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಐಸೊಟೋಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅತಿದೊಡ್ಡ ಉಷ್ಣ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಅಡ್ಡ ವಿಭಾಗವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಹೀಗಾಗಿ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಆಧಾರಿತ ಲೈಟ್ ವಾಟರ್ ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಕಂಟ್ರೋಲ್ ರಾಡ್ ಜನಿಸಿದವು, ಇದು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಾಗ ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಕೂಡ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಐಸೊಲೇಟರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು, ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಂತೆಯೇ, ಇದನ್ನು ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ ಬೆಳಕನ್ನು ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಹಾದುಹೋಗಲು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಧ್ವನಿಗಳ ಪ್ರತಿಬಿಂಬವನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಷನ್ನ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಅಲೆಗಳ ಪ್ರಸರಣ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಗಾರ್ನೆಟ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಐಸೊಲೇಟರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ತಲಾಧಾರ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ.