REE-ಏನಿದು? ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಹೊಂಗಿರಣ

 REE-ಏನಿದು? ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಹೊಂಗಿರಣ

ಲೇಖಕರು : 

ಬಿ. ಎನ್. ರೂಪ,

ಸಹಶಿಕ್ಷಕರು,

ಕೆ.ಪಿ.ಎಸ್‌ ಜೀವನ್‌ಭೀಮನಗರ 

ಬೆಂಗಳೂರು ದಕ್ಷಿಣವಲಯ -4  

ಇವು RARE EARTH ELEMENTS ಅರ್ಥಾತ್ ಅಪರೂಪ ಭೂಮಿ ಧಾತುಗಳು. ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಧಾತುಗಳು ಮೃದುವಾದ ಭಾರ ಲೋಹಗಳ ಗುಂಪನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ. “ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಧಾತುಗಳು” ಎಂಬ ಹೆಸರು ಅಷ್ಟು ಸಮಂಜಸವಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಇವು ವಿರಳವಾಗಿಲ್ಲ. ಇವು ಶುದ್ಧ ಲೋಹಗಳಾಗಿ ಅಥವಾ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲು ಕಷ್ಟ. ಭೂಮಿಯ ಹೊರಪದರದಲ್ಲಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೇರಳವಾಗಿವೆ. ಇವು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ನ ಹಾರ್ಡ್‌ವೇರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮತ್ತು ಹೈಬ್ರಿಡ್ ವಾಹನಗಳಲ್ಲಿ, ಫ್ಲ್ಯಾಟ್‌ಸ್ಕ್ರೀನ್ ಮಾನಿಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಟೆಲಿವಿಷನ್‌ಗಳಂತಹ ಹೈಟೆಕ್ ಗ್ರಾಹಕ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾದ್ಯಂತ 200ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಅಗತ್ಯ ಘಟಕಗಳಾಗಿವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ಫೋನ್ ಪರದೆಗಳು, ಹಾರ್ಡ್‌‌ಡ್ರೈವ್‌, ಡಿಜಿಟಲ್ ಕ್ಯಾಮೆರಾಗಳಲ್ಲಿ ಇವುಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಾಂತೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರೊಂದಿಗೆ, ರಾಡಾರ್‌, ಸೋನಾರ್‌ಗಳಂತಹ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಮಾರ್ಗಸೂಚಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಎಂ.ಆರ್‌.ಐ. ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಇನ್ನಿತರ ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಇವುಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.

ಆವರ್ತ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಧಾತುಗಳ ಸ್ಥಾನ

ಒಂದು ಧಾತು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಮಾಡಲಾದ ಶುದ್ಧ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದು, ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಸರಳ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಘಟಕಗಳಾಗಿ ಈ ಧಾತುಗಳು ರೂಪುಗೊಂಡಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಾರ್ಬನ್-C, ಹೈಡ್ರೋಜನ್-H, ಬೆಳ್ಳಿ-Ag, ಮೆಗ್ನೀಷಿಯಂ-Mg, ಆಮ್ಲಜನಕ-O ಇತ್ಯಾದಿ. ಎಲ್ಲಾ ಧಾತುಗಳನ್ನು ವೈಜ್ಞಾನಿಕವಾಗಿ 7 ಸಾಲುಗಳು ಮತ್ತು 18 ಕಂಬಸಾಲುಗಳ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನೇ ಆವರ್ತ ಕೋಷ್ಟಕ ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿರುವ ಧಾತುಗಳು 118. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ 94 ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ದೊರಕುತ್ತವೆ. ಉಳಿದ 24 ಧಾತುಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಧಾತುಗಳು ನಿಗದಿತ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಸೇರಿ ಸಂಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನೀರು ನಮ್ಮ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ ಸಿಗುವ ಅತ್ಯಮೂಲ್ಯ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಸಂಪನ್ಮೂಲ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಹಾಗೂ ಆಮ್ಲಜನಕ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಸೇರಿ ವಿಶಿಷ್ಟ ಸಂಯುಕ್ತವಾಗಿ ನೀರು-H₂O ರೂಪುಗೊಂಡಿದೆ.

ಆವರ್ತ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಧಾತುಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಯ ಏರಿಕೆ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಆರೋಹಣ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಉಪಪರಮಾಣು ಘಟಕಗಳಿವೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖವಾಗಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‌, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯೇ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ. ಕೋಷ್ಟಕದ ಪ್ರತಿ ಲಂಬ ಕಾಲಂನಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಧಾತುಗಳನ್ನು ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಧಾತುಗಳು ಅವುಗಳ ಪರಮಾಣುಗಳ ಹೊರಗಿನ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ವೇಲೆನ್ಸಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಧಾತುಗಳು 17 ಲೋಹೀಯ ಧಾತುಗಳ ಗುಂಪಾಗಿದೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಆವರ್ತ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿನ 15 ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್‌ಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಸ್ಕ್ಯಾಂಡಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಯಟ್ರಿಯಮ್ ಸೇರಿವೆ. ಆವರ್ತ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಇವುಗಳು 57ನೇ ಲ್ಯಾಂಥನಮ್‌ನಿಂದ 71ನೇ ಲುಟೆಟಿಯಮ್‌ವರೆಗಿನ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಅಧಿಕೃತವಾಗಿ “ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್‌ಗಳು” ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಧಾತುಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಈ ಕೆಳಕಂಡಂತಿದೆ:

ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್‌ಗಳು — ಲ್ಯಾಂಥನಮ್, ಸೀರಿಯಮ್, ಪ್ರೋಸಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್, ನಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್, ಪ್ರೊಮಿಥಿಯಮ್, ಸಮಾರಿಯಮ್, ಯುರೋಪಿಯಮ್, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್, ಟೆರ್ಬಿಯಮ್, ಡಿಸ್ಪ್ರೋಸಿಯಮ್, ಹೋಲ್ಮಿಯಮ್, ಎರ್ಬಿಯಮ್, ಥುಲಿಯಮ್, ಯಟರ್ಬಿಯಮ್, ಲುಟೆಷಿಯಮ್, ಸ್ಕ್ಯಾಂಡಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಯಟ್ರಿಯಮ್.

1993ರಲ್ಲಿ REEಗಳ ವಿಶ್ವ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಶೇಕಡಾ 38 ಚೀನಾದಲ್ಲಿ, ಶೇಕಡಾ 33 ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ, ಶೇಕಡಾ 12 ಆಸ್ಟ್ರೇಲಿಯಾದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ತಲಾ ಶೇಕಡಾ 5 ಮಲೇಶಿಯಾ ಹಾಗೂ ಭಾರತದಲ್ಲಿತ್ತು. ಬ್ರೆಜಿಲ್, ಕೆನಡಾ, ದಕ್ಷಿಣ ಆಫ್ರಿಕಾ, ಶ್ರೀಲಂಕಾ ಮತ್ತು ಥೈಲ್ಯಾಂಡ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಹಲವಾರು ಇತರೆ ದೇಶಗಳು ಉಳಿದ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ. 2018ರಲ್ಲಿ ಚೀನಾ REEಗಳ ವಿಶ್ವ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ 90% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ವಾಮ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿತ್ತು.

REEಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಇವುಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಇವು ವೇಗವರ್ಧಕ, ಕಾಂತೀಯ ಮತ್ತು ಪ್ರಕಾಶಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಹಾಗೂ ಉದಯೋನ್ಮುಖ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆಯಾಗುತ್ತಿವೆ. ಸಂವಹನ, ರಕ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಆರೋಗ್ಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿವೆ.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳು, ಒತ್ತಡ ಮಾಪಕಗಳು, ಪರಿವರ್ತಕಗಳಲ್ಲಿ ಇವುಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಟಿವಿ ಪರದೆಗಳು, ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸ್ಕ್ರೀನ್‌ಗಳು, ಮಾನಿಟರ್‌ಗಳು, ಕ್ಯಾಮೆರಾ ಲೆನ್ಸ್‌ಗಳು, ಬೆಳಕು ಹೊರಸೂಸುವ ದೀಪಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಚ್ಚಾತೈಲವನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವುದನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿಸುವಲ್ಲಿ ಹಾಗೂ ವಿಶೇಷ ಲೋಹ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಇವುಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಕ್ಸ್‌ರೇ ಯಂತ್ರಗಳು, ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ರೆಸೊನೆನ್ಸ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌, ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳು, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಮೆಡಿಸಿನ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌, ಜೆನೆಟಿಕ್ ಸ್ಕ್ರೀನಿಂಗ್ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು, ವೈದ್ಯಕೀಯ ಮತ್ತು ದಂತ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಇವುಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.

ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಗಳು

ನಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್, ಪ್ರೋಸಿಯೋಡೈಮಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಪ್ರೋಸಿಯಮ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಶಾಶ್ವತ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹನ ಮೋಟಾರ್‌ಗಳು, ಗಾಳಿಯಂತ್ರಗಳು, ಜನರೇಟರ್‌ಗಳು, ರೋಬೋಟಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಹಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿವೆ.

ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಮತ್ತು ವಾಹನಗಳು

ಹೈಬ್ರಿಡ್/ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನ ಮೋಟಾರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವಿಂಡ್ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳ ದಕ್ಷತೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುವಲ್ಲಿ ಇವು ಅತ್ಯಗತ್ಯ. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕಾಗಿ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪರಿವರ್ತಕಗಳಲ್ಲಿ ಇವುಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು

ಮಾರ್ಗಸೂಚಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು, ಜೆಟ್ ಫೈಟರ್‌ಗಳು, ಕ್ಷಿಪಣಿ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ರಾಡಾರ್‌ಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.