గాడోలినియం: ప్రపంచంలో అతి శీతల లోహపు లోహం

గాడోలినియం, ఆవర్తన పట్టిక యొక్క మూలకం 64.

ఆవర్తన పట్టికలోని లాంతనైడ్ ఒక పెద్ద కుటుంబం, మరియు వాటి రసాయన లక్షణాలు ఒకదానితో ఒకటి చాలా పోలి ఉంటాయి, కాబట్టి వాటిని వేరు చేయడం కష్టం. 1789 లో, ఫిన్నిష్ కెమిస్ట్ జాన్ గాడోలిన్ ఒక మెటల్ ఆక్సైడ్ పొందాడు మరియు మొదటి అరుదైన ఎర్త్ ఆక్సైడ్‌ను కనుగొన్నాడు -Yttrium (iii) ఆక్సైడ్విశ్లేషణ ద్వారా, అరుదైన భూమి మూలకాల యొక్క ఆవిష్కరణ చరిత్రను తెరవడం. 1880 లో, స్వీడిష్ శాస్త్రవేత్త డెమెరియాక్ రెండు కొత్త అంశాలను కనుగొన్నారు, వాటిలో ఒకటి తరువాత ధృవీకరించబడిందిసమారియం, మరియు మరొకటి ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త డెబ్యూవా బోడెలాండ్ చేత శుద్ధి చేయబడిన తరువాత, గాడోలినియం అనే కొత్త అంశంగా అధికారికంగా గుర్తించబడింది.

గాడోలినియం మూలకం సిలికాన్ బెరిలియం గాడోలినియం ధాతువు నుండి ఉద్భవించింది, ఇది చౌకగా, ఆకృతిలో మృదువైనది, డక్టిలిటీలో మంచిది, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంతం మరియు సాపేక్షంగా చురుకైన అరుదైన భూమి మూలకం. ఇది పొడి గాలిలో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది, కానీ తేమతో దాని మెరుపును కోల్పోతుంది, తెల్ల ఆక్సైడ్ల వలె వదులుగా మరియు సులభంగా వేరు చేయబడిన ఫ్లేక్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. గాలిలో కాలిపోయినప్పుడు, ఇది తెలుపు ఆక్సైడ్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. గాడోలినియం నీటితో నెమ్మదిగా స్పందిస్తుంది మరియు ఆమ్లంలో కరిగి రంగులేని లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది. దీని రసాయన లక్షణాలు ఇతర లాంతనైడ్తో చాలా పోలి ఉంటాయి, కానీ దాని ఆప్టికల్ మరియు అయస్కాంత లక్షణాలు కొద్దిగా భిన్నంగా ఉంటాయి. గాడోలినియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పారా అయస్కాంతత్వం మరియు శీతలీకరణ తర్వాత ఫెర్రో అయస్కాంతం. శాశ్వత అయస్కాంతాలను మెరుగుపరచడానికి దీని లక్షణాలను ఉపయోగించవచ్చు.

గాడోలినియం యొక్క పారా అయస్కాంతత్వాన్ని ఉపయోగించి, ఉత్పత్తి చేయబడిన గాడోలినియం ఏజెంట్ NMR కి మంచి కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్‌గా మారింది. న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ యొక్క స్వీయ పరిశోధన ప్రారంభించబడింది మరియు దీనికి సంబంధించిన 6 నోబెల్ బహుమతులు ఉన్నాయి. న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ప్రధానంగా అణు కేంద్రకాల యొక్క స్పిన్ మోషన్ వల్ల సంభవిస్తుంది మరియు వివిధ అణు కేంద్రకాల యొక్క స్పిన్ మోషన్ మారుతూ ఉంటుంది. వేర్వేరు నిర్మాణాత్మక పరిసరాలలో వేర్వేరు అటెన్యుయేషన్ ద్వారా విడుదలయ్యే విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ఆధారంగా, ఈ వస్తువును తయారుచేసే అణు కేంద్రకాల స్థానం మరియు రకం నిర్ణయించవచ్చు మరియు వస్తువు యొక్క అంతర్గత నిర్మాణ చిత్రాన్ని గీయవచ్చు. అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్యలో, న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ యొక్క సంకేతం కొన్ని అణు కేంద్రకాల యొక్క స్పిన్ నుండి వస్తుంది, నీటిలో హైడ్రోజన్ కేంద్రకాలు వంటివి. ఏదేమైనా, ఈ స్పిన్ సామర్థ్యం గల కేంద్రకాలు అయస్కాంత ప్రతిధ్వని యొక్క RF క్షేత్రంలో వేడి చేయబడతాయి, ఇది మైక్రోవేవ్ ఓవెన్ మాదిరిగానే ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ యొక్క సంకేతాన్ని బలహీనపరుస్తుంది. గాడోలినియం అయాన్ చాలా బలమైన స్పిన్ అయస్కాంత క్షణం మాత్రమే కాదు, ఇది అణు కేంద్రకం యొక్క స్పిన్‌కు సహాయపడుతుంది, వ్యాధి కణజాలం యొక్క గుర్తింపు సంభావ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది, కానీ అద్భుతంగా చల్లగా ఉంటుంది. ఏదేమైనా, గాడోలినియం కొన్ని విషాన్ని కలిగి ఉంది, మరియు medicine షధం లో, గడోలినియం అయాన్లను మానవ కణజాలాలలోకి ప్రవేశించకుండా నిరోధించడానికి చెలాటింగ్ లిగాండ్లను ఉపయోగిస్తారు.

గాడోలినియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద బలమైన మాగ్నెటోకలోరిక్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, మరియు దాని ఉష్ణోగ్రత అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క తీవ్రతతో మారుతుంది, ఇది ఒక ఆసక్తికరమైన అనువర్తనాన్ని తెస్తుంది - అయస్కాంత శీతలీకరణ. శీతలీకరణ ప్రక్రియలో, అయస్కాంత ద్విధ్రువం యొక్క ధోరణి కారణంగా, అయస్కాంత పదార్థం ఒక నిర్దిష్ట బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం కింద వేడి చేస్తుంది. అయస్కాంత క్షేత్రం తీసివేసి ఇన్సులేట్ చేసినప్పుడు, పదార్థ ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది. ఈ రకమైన అయస్కాంత శీతలీకరణ ఫ్రీయాన్ వంటి రిఫ్రిజిరేటర్ల వాడకాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు వేగంగా చల్లబరుస్తుంది. ప్రస్తుతం, ప్రపంచం ఈ రంగంలో గాడోలినియం మరియు దాని మిశ్రమాల అనువర్తనాన్ని అభివృద్ధి చేయడానికి ప్రయత్నిస్తోంది మరియు చిన్న మరియు సమర్థవంతమైన మాగ్నెటిక్ కూలర్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. గాడోలినియం వాడకంలో, అల్ట్రా-తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు సాధించవచ్చు, కాబట్టి గాడోలినియంను "ప్రపంచంలో అతి శీతల లోహ" అని కూడా పిలుస్తారు.

గాడోలినియం ఐసోటోప్స్ జిడి -155 మరియు జిడి -157 అన్ని సహజ ఐసోటోపులలో అతిపెద్ద థర్మల్ న్యూట్రాన్ శోషణ క్రాస్ సెక్షన్ కలిగి ఉన్నాయి మరియు అణు రియాక్టర్ల సాధారణ ఆపరేషన్ను నియంత్రించడానికి తక్కువ మొత్తంలో గాడోలినియంను ఉపయోగించవచ్చు. అందువల్ల, గాడోలినియం ఆధారిత లైట్ వాటర్ రియాక్టర్లు మరియు గాడోలినియం కంట్రోల్ రాడ్ జన్మించాయి, ఇది ఖర్చులను తగ్గించేటప్పుడు అణు రియాక్టర్ల భద్రతను మెరుగుపరుస్తుంది.

గాడోలినియం అద్భుతమైన ఆప్టికల్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు సర్క్యూట్లలోని డయోడ్ల మాదిరిగానే ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, దీనిని కాంతి-ఉద్గార డయోడ్లు అని కూడా పిలుస్తారు. ఈ రకమైన కాంతి-ఉద్గార డయోడ్ కాంతిని ఒక దిశలో వెళ్ళడానికి అనుమతించడమే కాక, ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లో ప్రతిధ్వని యొక్క ప్రతిబింబాన్ని కూడా అడ్డుకుంటుంది, ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క స్వచ్ఛతను నిర్ధారిస్తుంది మరియు కాంతి తరంగాల ప్రసార సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్లను తయారు చేయడానికి గాడోలినియం గల్లియం గార్నెట్ ఉత్తమ ఉపరితల పదార్థాలలో ఒకటి.