یہ نایاب زمینی مواد بڑی صلاحیت رکھتا ہے!

نایاب زمینی نینو میٹریلز

نایاب زمین کے نایاب عناصر میں منفرد 4f ذیلی پرت الیکٹرانک ڈھانچہ، بڑے جوہری مقناطیسی لمحے، مضبوط اسپن مدار جوڑنے اور دیگر خصوصیات ہیں، جس کے نتیجے میں بہت زیادہ آپٹیکل، برقی، مقناطیسی اور دیگر خصوصیات ہیں۔ یہ دنیا بھر کے ممالک کے لیے روایتی صنعتوں کو تبدیل کرنے اور ہائی ٹیک تیار کرنے کے لیے ناگزیر اسٹریٹجک مواد ہیں، اور "نئے مواد کے خزانے کے گھر" کے نام سے جانے جاتے ہیں۔

روایتی شعبوں جیسے میٹالرجیکل مشینری، پیٹرو کیمیکل، گلاس سیرامکس، اور ہلکے ٹیکسٹائل میں اس کے استعمال کے علاوہ،نایاب زمینیںصاف توانائی، بڑی گاڑیاں، نئی توانائی کی گاڑیاں، سیمی کنڈکٹر لائٹنگ، اور نئے ڈسپلے جیسے ابھرتے ہوئے شعبوں میں کلیدی معاون مواد بھی ہیں، جن کا انسانی زندگی سے گہرا تعلق ہے۔

کئی دہائیوں کی ترقی کے بعد، نایاب زمین سے متعلق تحقیق کا فوکس یکساں طور پر واحد اعلیٰ پاکیزہ نایاب زمینوں کو سملٹنگ اور علیحدگی سے لے کر مقناطیسیت، آپٹکس، بجلی، توانائی ذخیرہ کرنے، کیٹالیسس، بائیو میڈیسن، میں نایاب زمینوں کی ہائی ٹیک ایپلی کیشنز پر منتقل ہو گیا ہے۔ اور دیگر شعبوں. ایک طرف، مادی نظام میں نایاب زمین کے مرکب مواد کی طرف زیادہ رجحان ہے؛ دوسری طرف، یہ مورفولوجی کے لحاظ سے کم جہتی فنکشنل کرسٹل مواد پر زیادہ توجہ مرکوز کرتا ہے۔ خاص طور پر جدید نینو سائنس کی ترقی کے ساتھ، چھوٹے سائز کے اثرات، کوانٹم اثرات، سطحی اثرات، اور نایاب زمین کے عناصر کی منفرد الیکٹرانک پرت کی ساخت کی خصوصیات کے ساتھ نینو میٹریلز کے انٹرفیس اثرات کو یکجا کرتے ہوئے، نایاب زمین کے نینو میٹریلز روایتی مواد سے مختلف بہت سی نئی خصوصیات کی نمائش کرتے ہیں، زیادہ سے زیادہ نایاب زمینی مواد کی شاندار کارکردگی، اور روایتی مواد اور نئے ہائی ٹیک کے شعبوں میں اس کے اطلاق کو مزید وسعت دیں۔ مینوفیکچرنگ

اس وقت، بنیادی طور پر درج ذیل انتہائی امید افزا نادر زمین کے نینو میٹریلز ہیں، یعنی نایاب ارتھ نینو لیومینیسینٹ میٹریلز، ریئر ارتھ نینو کیٹلیٹک میٹریلز، نایاب ارتھ نینو میگنیٹک میٹریلز،نینو سیریم آکسائیڈالٹرا وایلیٹ شیلڈنگ مواد، اور دیگر نینو فنکشنل مواد۔

نمبر 1نایاب زمین نینو چمکدار مواد

01. نایاب زمین نامیاتی-غیر نامیاتی ہائبرڈ luminescent nanomaterials

جامع مواد مالیکیولر سطح پر مختلف فنکشنل اکائیوں کو یکجا کرتے ہیں تاکہ تکمیلی اور بہتر افعال حاصل کر سکیں۔ نامیاتی غیر نامیاتی ہائبرڈ مواد میں نامیاتی اور غیر نامیاتی اجزاء کے افعال ہوتے ہیں، جو اچھی میکانکی استحکام، لچک، تھرمل استحکام اور بہترین عمل کو ظاہر کرتے ہیں۔

 نایاب زمینکمپلیکس کے بہت سے فوائد ہیں، جیسے کہ اعلی رنگ کی پاکیزگی، پرجوش حالت کی طویل زندگی، اعلی کوانٹم پیداوار، اور بھرپور اخراج اسپیکٹرم لائنز۔ یہ بہت سے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، جیسے ڈسپلے، آپٹیکل ویو گائیڈ ایمپلیفیکیشن، سالڈ سٹیٹ لیزرز، بائیو مارکر، اور انسداد جعل سازی۔ تاہم، کم فوٹو تھرمل استحکام اور نایاب زمین کے احاطے کی ناقص عمل کاری ان کے استعمال اور فروغ میں سنجیدگی سے رکاوٹ ہے۔ نایاب ارتھ کمپلیکس کو غیر نامیاتی میٹرکس کے ساتھ اچھی مکینیکل خصوصیات اور استحکام کے ساتھ ملانا نایاب ارتھ کمپلیکس کی چمکیلی خصوصیات کو بہتر بنانے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔

نایاب زمین نامیاتی غیر نامیاتی ہائبرڈ مواد کی ترقی کے بعد سے، ان کی ترقی کے رجحانات درج ذیل خصوصیات کو ظاہر کرتے ہیں:

① کیمیائی ڈوپنگ طریقہ سے حاصل کردہ ہائبرڈ مواد میں مستحکم فعال اجزاء، زیادہ ڈوپنگ کی مقدار اور اجزاء کی یکساں تقسیم ہوتی ہے۔

② سنگل فنکشنل میٹریل سے ملٹی فنکشنل میٹریل میں تبدیل ہونا، ان کی ایپلی کیشنز کو زیادہ وسیع بنانے کے لیے ملٹی فنکشنل میٹریل تیار کرنا؛

③ میٹرکس متنوع ہے، بنیادی طور پر سلیکا سے لے کر مختلف ذیلی ذخائر جیسے ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ، نامیاتی پولیمر، مٹی اور آئنک مائعات تک۔

02. سفید ایل ای ڈی نایاب زمین luminescent مواد

موجودہ لائٹنگ ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں، سیمی کنڈکٹر لائٹنگ پروڈکٹس جیسے لائٹ ایمیٹنگ ڈائیوڈز (ایل ای ڈی) کے فوائد ہیں جیسے طویل سروس لائف، کم توانائی کی کھپت، زیادہ چمکیلی کارکردگی، مرکری فری، یووی فری، اور مستحکم آپریشن۔ انہیں تاپدیپت لیمپوں، فلوروسینٹ لیمپوں اور اعلیٰ طاقت والے گیس ڈسچارج لیمپ (HIDs) کے بعد "چوتھی نسل کی روشنی کا ذریعہ" سمجھا جاتا ہے۔

سفید ایل ای ڈی چپس، سبسٹریٹس، فاسفورس اور ڈرائیوروں پر مشتمل ہے۔ نایاب زمین فلوروسینٹ پاؤڈر سفید ایل ای ڈی کی کارکردگی میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، سفید ایل ای ڈی فاسفورس پر بہت زیادہ تحقیقی کام کیا گیا ہے اور شاندار پیش رفت ہوئی ہے:

① نیلی ایل ای ڈی (460m) سے پرجوش ایک نئی قسم کے فاسفور کی ترقی نے روشنی کی کارکردگی اور رنگوں کو بہتر بنانے کے لیے نیلے ایل ای ڈی چپس میں استعمال ہونے والے YAO2Ce (YAG: Ce) پر ڈوپنگ اور ترمیمی تحقیق کی ہے۔

② الٹرا وائلٹ لائٹ (400m) یا الٹرا وائلٹ لائٹ (360mm) سے پرجوش نئے فلوروسینٹ پاؤڈرز کی نشوونما نے منظم طریقے سے سرخ اور سبز نیلے فلوروسینٹ پاؤڈرز کی ساخت، ساخت اور اسپیکٹرل خصوصیات کے ساتھ ساتھ تین فلوروسینٹ پاؤڈرز کے مختلف تناسب کا مطالعہ کیا ہے۔ مختلف رنگوں کے درجہ حرارت کے ساتھ سفید ایل ای ڈی حاصل کرنے کے لیے؛

③ فلوروسینٹ پاؤڈر کی تیاری کے عمل میں بنیادی سائنسی امور پر مزید کام کیا گیا ہے، جیسے کہ فلوروسینٹ پاؤڈر کے معیار اور استحکام کو یقینی بنانے کے لیے فلوکس پر تیاری کے عمل کا اثر و رسوخ۔

اس کے علاوہ، سفید روشنی ایل ای ڈی بنیادی طور پر فلوروسینٹ پاؤڈر اور سلیکون کی مخلوط پیکیجنگ کے عمل کو اپناتی ہے۔ فلوروسینٹ پاؤڈر کی خراب تھرمل چالکتا کی وجہ سے، طویل عرصے تک کام کرنے کے وقت کی وجہ سے آلہ گرم ہو جائے گا، جس سے سلیکون کی عمر بڑھ جائے گی اور ڈیوائس کی سروس لائف کم ہو جائے گی۔ یہ مسئلہ خاص طور پر ہائی پاور وائٹ لائٹ ایل ای ڈی میں سنگین ہے۔ ریموٹ پیکیجنگ اس مسئلے کو حل کرنے کا ایک طریقہ ہے فلوروسینٹ پاؤڈر کو سبسٹریٹ میں جوڑ کر اور اسے نیلے ایل ای ڈی لائٹ سورس سے الگ کر کے، اس طرح فلوروسینٹ پاؤڈر کی چمکیلی کارکردگی پر چپ کے ذریعے پیدا ہونے والی گرمی کے اثرات کو کم کرتا ہے۔ اگر نایاب ارتھ فلوروسینٹ سیرامکس میں اعلی تھرمل چالکتا، اعلی سنکنرن مزاحمت، اعلی استحکام، اور بہترین آپٹیکل آؤٹ پٹ کارکردگی کی خصوصیات ہیں، تو وہ اعلی توانائی کی کثافت کے ساتھ ہائی پاور وائٹ ایل ای ڈی کی درخواست کی ضروریات کو بہتر طریقے سے پورا کر سکتے ہیں۔ ہائی سنٹرنگ ایکٹیویٹی اور ہائی ڈسپریشن کے ساتھ مائیکرو نینو پاؤڈرز اعلیٰ شفافیت والے نایاب زمین آپٹیکل فنکشنل سیرامکس کی تیاری کے لیے ایک اہم شرط بن گئے ہیں جن کی آپٹیکل آؤٹ پٹ کارکردگی ہے۔

 03. نایاب زمین اپ کنورژن luminescent nanomaterials

 Upconversion luminescence ایک خاص قسم کا luminescence عمل ہے جس کی خصوصیات luminescent مواد کے ذریعے ایک سے زیادہ کم توانائی والے فوٹونز کو جذب کرنے اور اعلی توانائی والے فوٹوون کے اخراج کی نسل سے ہوتی ہے۔ روایتی آرگینک ڈائی مالیکیولز یا کوانٹم ڈاٹس کے مقابلے میں، نایاب ارتھ اپ کنورژن لیومینیسینٹ نینو میٹریلز کے بہت سے فوائد ہیں جیسے کہ بڑی اینٹی اسٹوکس شفٹ، تنگ اخراج بینڈ، اچھا استحکام، کم زہریلا، زیادہ ٹشووں کی دخول کی گہرائی، اور کم اچانک فلوروسینس مداخلت۔ ان کے پاس بائیو میڈیکل فیلڈ میں درخواست کے وسیع امکانات ہیں۔

حالیہ برسوں میں، نایاب ارتھ اپ کنورژن luminescent nanomaterials نے ترکیب، سطح میں تبدیلی، سطح کی فنکشنلائزیشن، اور بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز میں اہم پیش رفت کی ہے۔ لوگ نانوسکل پر ان کی ساخت، مرحلے کی حالت، سائز وغیرہ کو بہتر بنا کر، اور منتقلی کے امکان کو بڑھانے کے لیے، luminescence بجھانے والے مرکز کو کم کرنے کے لیے کور/شیل کی ساخت کو جوڑ کر مواد کی luminescence کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں۔ کیمیائی ترمیم کے ذریعے، زہریلے پن کو کم کرنے کے لیے اچھی بائیو کمپیٹیبلٹی کے ساتھ ٹیکنالوجیز قائم کریں، اور امیجنگ کے طریقے تیار کریں۔ مختلف ایپلی کیشنز کی ضروریات کی بنیاد پر موثر اور محفوظ حیاتیاتی کپلنگ کے طریقے تیار کریں (مثلاً دریافت کرنے والے خلیات، ویوو فلوروسینس امیجنگ، فوٹو ڈائنامک تھراپی، فوٹو تھرمل تھراپی، فوٹو کنٹرولڈ ریلیز ادویات وغیرہ)۔

اس مطالعہ میں بہت زیادہ استعمال کی صلاحیت اور معاشی فوائد ہیں، اور نینو میڈیسن کی ترقی، انسانی صحت کے فروغ اور سماجی ترقی کے لیے اس کی اہم سائنسی اہمیت ہے۔

نمبر 2 نایاب زمین نینو مقناطیسی مواد

 
نایاب زمین کے مستقل مقناطیس مواد ترقی کے تین مراحل سے گزرے ہیں: SmCo5، Sm2Co7، اور Nd2Fe14B۔ بانڈڈ مستقل مقناطیس مواد کے لیے تیز رفتار سے بجھا ہوا NdFeB مقناطیسی پاؤڈر کے طور پر، اناج کا سائز 20nm سے 50nm تک ہوتا ہے، جو اسے ایک عام نانو کرسٹل لائن نادر زمین مستقل مقناطیس مواد بناتا ہے۔

نایاب زمین کے نانو میگنیٹک مواد میں چھوٹے سائز، سنگل ڈومین کی ساخت، اور اعلی جبر کی خصوصیات ہوتی ہیں۔ مقناطیسی ریکارڈنگ مواد کا استعمال سگنل ٹو شور کے تناسب اور تصویر کے معیار کو بہتر بنا سکتا ہے۔ اس کے چھوٹے سائز اور اعلی وشوسنییتا کی وجہ سے، مائیکرو موٹر سسٹمز میں اس کا استعمال ہوا بازی، ایرو اسپیس اور میرین موٹرز کی نئی نسل کی ترقی کے لیے ایک اہم سمت ہے۔ مقناطیسی میموری، مقناطیسی سیال، جائنٹ میگنیٹو ریزسٹنس میٹریل کے لیے، کارکردگی کو بہت بہتر بنایا جا سکتا ہے، جس سے آلات اعلیٰ کارکردگی اور چھوٹے ہو جاتے ہیں۔

نمبر 3نایاب زمین نینواتپریرک مواد

نایاب زمین کیٹلیٹک مواد میں تقریباً تمام اتپریرک رد عمل شامل ہوتے ہیں۔ سطحی اثرات، حجم کے اثرات، اور کوانٹم سائز کے اثرات کی وجہ سے، نادر زمین نینو ٹیکنالوجی نے تیزی سے توجہ مبذول کرائی ہے۔ بہت سے کیمیائی رد عمل میں، نایاب زمینی اتپریرک استعمال کیے جاتے ہیں۔ اگر نایاب زمین کے نانوکیٹالسٹس کا استعمال کیا جائے تو، اتپریرک سرگرمی اور کارکردگی بہت بہتر ہو جائے گی۔

نایاب زمین کے نانوکیٹالیسٹ عام طور پر پٹرولیم کیٹلیٹک کریکنگ اور آٹوموٹو ایگزاسٹ کو صاف کرنے کے علاج میں استعمال ہوتے ہیں۔ سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والے نایاب زمین نانوکاٹیلیٹک مواد ہیں۔سی ای او 2اورLa2O3، جو اتپریرک اور فروغ دینے والوں کے ساتھ ساتھ اتپریرک کیریئرز کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔

نمبر 4نینو سیریم آکسائیڈبالائے بنفشی تحفظ مواد

نینو سیریم آکسائیڈ کو تھرڈ جنریشن الٹرا وائلٹ آئسولیشن ایجنٹ کے طور پر جانا جاتا ہے، جس میں اچھا آئسولیشن اثر اور زیادہ ٹرانسمیٹینس ہے۔ کاسمیٹکس میں، کم کیٹلیٹک سرگرمی نینو سیریا کو UV الگ تھلگ کرنے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جانا چاہیے۔ لہذا، نینو سیریم آکسائڈ الٹرا وایلیٹ شیلڈنگ مواد کی مارکیٹ کی توجہ اور پہچان زیادہ ہے۔ انٹیگریٹڈ سرکٹ انضمام کی مسلسل بہتری کے لیے مربوط سرکٹ چپ مینوفیکچرنگ کے عمل کے لیے نئے مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔ نئے مواد کو پالش کرنے والے سیالوں کے لیے زیادہ تقاضے ہوتے ہیں، اور سیمی کنڈکٹر نایاب ارتھ پالش کرنے والے سیالوں کو اس ضرورت کو پورا کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، تیز چمکانے کی رفتار اور کم پالش والیوم کے ساتھ۔ نینو نایاب زمین چمکانے والے مواد کی ایک وسیع مارکیٹ ہے۔

کار کی ملکیت میں نمایاں اضافہ سنگین فضائی آلودگی کا باعث بنا ہے، اور کار ایگزاسٹ پیوریفیکیشن کیٹیلیسٹ کی تنصیب ایگزاسٹ آلودگی کو کنٹرول کرنے کا سب سے مؤثر طریقہ ہے۔ نینو سیریم زرکونیم کمپوزٹ آکسائیڈز ٹیل گیس صاف کرنے کے معیار کو بہتر بنانے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

نمبر 5 دیگر نینو فنکشنل مواد

01. نایاب زمین نینو سیرامک ​​مواد

نینو سیرامک ​​پاؤڈر سنٹرنگ درجہ حرارت کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے، جو کہ اسی مرکب کے ساتھ نان نینو سیرامک ​​پاؤڈر سے 200 ℃~300 ℃ کم ہے۔ سیرامکس میں نینو CeO2 کو شامل کرنے سے سنٹرنگ درجہ حرارت کم ہو سکتا ہے، جالیوں کی افزائش کو روکا جا سکتا ہے، اور سیرامکس کی کثافت بہتر ہو سکتی ہے۔ زمین کے نایاب عناصر کو شامل کرنا جیسےY2O3، CeO2، or La2O3 to ZrO2اعلی درجہ حرارت کے مرحلے کی تبدیلی اور ZrO2 کی رکاوٹ کو روک سکتا ہے، اور ZrO2 مرحلے کی تبدیلی کو سخت سیرامک ​​ساختی مواد حاصل کرسکتا ہے۔

الٹرا فائن یا نانوسکل CeO2، Y2O3 کا استعمال کرتے ہوئے تیار کردہ الیکٹرونک سیرامکس (الیکٹرانک سینسرز، پی ٹی سی مواد، مائیکرو ویو میٹریل، کیپسیٹرز، تھرمسٹرز وغیرہ)Nd2O3, Sm2O3وغیرہ نے برقی، تھرمل اور استحکام کی خصوصیات کو بہتر بنایا ہے۔

گلیز فارمولے میں نایاب ارتھ ایکٹیویٹڈ فوٹوکاٹیلیٹک مرکب مواد کو شامل کرنے سے نایاب ارتھ اینٹی بیکٹیریل سیرامکس تیار کیا جا سکتا ہے۔

02. نایاب زمین نینو پتلی فلم مواد

 سائنس اور ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، مصنوعات کے لیے کارکردگی کے تقاضے تیزی سے سخت ہوتے جا رہے ہیں، جن کے لیے الٹرا فائن، انتہائی پتلی، انتہائی اعلی کثافت، اور مصنوعات کی انتہائی بھرائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ فی الحال، نایاب زمین کی نینو فلموں کی تین بڑی قسمیں تیار کی گئی ہیں: نایاب ارتھ کمپلیکس نینو فلمیں، نایاب ارتھ آکسائیڈ نینو فلمیں، اور نایاب ارتھ نینو الائے فلمیں۔ نایاب زمین کی نینو فلمیں انفارمیشن انڈسٹری، کیٹالیسس، انرجی، ٹرانسپورٹیشن اور لائف میڈیسن میں بھی اہم کردار ادا کرتی ہیں۔

نتیجہ

چین نایاب زمین کے وسائل میں ایک بڑا ملک ہے۔ نایاب زمین کے نینو میٹریلز کی ترقی اور استعمال نایاب زمین کے وسائل کو مؤثر طریقے سے استعمال کرنے کا ایک نیا طریقہ ہے۔ نایاب زمین کے اطلاق کے دائرہ کار کو بڑھانے اور نئے فنکشنل مواد کی ترقی کو فروغ دینے کے لیے، مادی تھیوری میں ایک نیا نظریاتی نظام قائم کیا جانا چاہیے تاکہ نانوسکل پر تحقیقی ضروریات کو پورا کیا جا سکے، نایاب زمین کے نینو میٹریلز کو بہتر کارکردگی حاصل ہو، اور ابھر کر سامنے آئے۔ نئی خصوصیات اور افعال کا امکان۔