உங்கள் கையில் இருக்கும் ஸ்மார்ட்போன், நீங்கள் ஓட்டும் மின்சார வாகனம், மருத்துவமனையில் உள்ள MRI ஸ்கேன் இயந்திரம், ஏன், உங்கள் வீட்டில் வெளிச்சம் தரும் LED விளக்குகள் வரை – இவை அனைத்திற்கும் பொதுவான ஒரு ரகசிய மூலப்பொருள் உள்ளது. அதுதான் “அரிய வகை தனிமங்கள்” (Rare Earth Elements – REEs). பெயர் தான் ‘அரிய’ என்றிருக்கிறதே தவிர, இவை தங்கத்தை விட பூமியில் அதிகமாகவே காணப்படுகின்றன. ஆனால், ஏன் இந்தப் பெயர்? நவீன தொழில்நுட்ப உலகில் இவற்றின் பங்கு என்ன? வாருங்கள், அரிய வகை தனிமங்கள் பற்றிய A-Z முழுமையான விளக்கத்தை இந்த விரிவான வலைப்பதிவில் காணலாம்.
அரிய வகை தனிமங்கள் என்றால் என்ன? பெயரில் இருக்கும் முரண்பாடு!
அரிய வகை தனிமங்கள் என்பவை தனிம வரிசை அட்டவணையில் உள்ள 17 உலோகத் தனிமங்களின் ஒரு சிறப்புத் தொகுப்பாகும். இந்தப் பெயர் சற்று தவறாக வழிநடத்தக் கூடியது. “அரிய” என்ற சொல், அவை பூமியில் கிடைப்பதற்கு அரிதானவை என்பதால் வரவில்லை. மாறாக, 18 ஆம் நூற்றாண்டில் இவை முதன்முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபோது, அவற்றை மற்ற தாதுக்களிலிருந்து தனியாகப் பிரித்தெடுப்பது மிகவும் கடினமானதாகவும், அப்போது அரிதான ஒரு செயலாகவும் இருந்தது. மேலும், இவை பெரும்பாலும் ஆக்சைடுகளாகவே (oxides) காணப்பட்டதால், அக்காலத்தில் ‘பூமிகள்’ (earths) என்று அழைக்கப்பட்டன. இதனாலேயே இவற்றுக்கு “அரிய பூமி கூறுகள்” அல்லது “அரிய வகை தனிமங்கள்” என்ற பெயர் நிலைத்துவிட்டது.
ஒரு எளிய ஒப்புமை:
இதை ஒரு பெரிய வைக்கோல் போரில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஊசியைத் தேடுவது போல கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். அந்த ஊசி அங்கே இருக்கிறது, ஆனால் அதைக் கண்டுபிடித்துத் தனியாக எடுப்பதுதான் கடினமான வேலை. அதுபோல, அரிய வகை தனிமங்கள் பூமியின் மேலோட்டத்தில் பரவலாகக் காணப்பட்டாலும், அவை ஒரே இடத்தில் அதிக செறிவோடு கிடைப்பதில்லை. அவற்றைச் சுற்றியுள்ள மற்ற பாறைகளிலிருந்தும், தாதுக்களிலிருந்தும் பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறை மிகவும் சிக்கலானது, செலவு மிக்கது மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு சவாலானது.
17 சூப்பர்ஹீரோக்கள்: யார் இவர்கள்?
அந்த 17 தனிமங்கள் இதோ:
- ஸ்காண்டியம் (Scandium – Sc)
- யட்ரியம் (Yttrium – Y)
- லாந்தனம் (Lanthanum – La)
- சீரியம் (Cerium – Ce)
- பிரசியோடைமியம் (Praseodymium – Pr)
- நியோடைமியம் (Neodymium – Nd)
- புரோமித்தியம் (Promethium – Pm)
- சமாரியம் (Samarium – Sm)
- யூரோப்பியம் (Europium – Eu)
- கடோலினியம் (Gadolinium – Gd)
- டெர்பியம் (Terbium – Tb)
- டிஸ்ப்ரோசியம் (Dysprosium – Dy)
- ஹோல்மியம் (Holmium – Ho)
- எர்பியம் (Erbium – Er)
- தூலியம் (Thulium – Tm)
- யட்டெர்பியம் (Ytterbium – Yb)
- லுட்டீசியம் (Lutetium – Lu)
இவற்றில் லாந்தனம் முதல் லுட்டீசியம் வரை உள்ள 15 தனிமங்கள் “லாந்தனைடுகள்” (Lanthanides) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.
செயற்கைக்கோள் என்றால் என்ன? – A to-Z முழு விளக்கம்
வரலாற்றுப் பார்வை: ஸ்வீடன் கிராமத்திலிருந்து உலக அரசியல் வரை
அரிய வகை தனிமங்களின் கதை 1787 ஆம் ஆண்டு, ஸ்வீடனில் உள்ள யட்டர்பி (Ytterby) என்ற சிறிய கிராமத்தில் இருந்து தொடங்குகிறது. அங்குள்ள ஒரு சுரங்கத்தில் கருப்பு நிற கனிமம் ஒன்று கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. பல தசாப்தங்களாக விஞ்ஞானிகள் அந்த கனிமத்தை ஆய்வு செய்து, அதிலிருந்து பல புதிய தனிமங்களைக் கண்டறிந்தனர். அந்த யட்டர்பி கிராமத்தின் நினைவாக, யட்ரியம் (Yttrium), டெர்பியம் (Terbium), எர்பியம் (Erbium), மற்றும் யட்டெர்பியம் (Ytterbium) என நான்கு தனிமங்களுக்குப் பெயரிடப்பட்டது என்பது ஒரு சுவாரஸ்யமான உண்மை.
ஆரம்பத்தில் இவற்றின் பயன்பாடு குறைவாக இருந்தாலும், 20 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியால் இவற்றின் தேவை விண்ணை முட்டும் அளவுக்கு உயர்ந்தது.
நவீன உலகின் உயிர்நாடி: அரிய வகை தனிமங்களின் பிரமிக்க வைக்கும் பயன்பாடுகள்
ஒவ்வொரு தனிமத்திற்கும் ஒரு தனித்துவமான சூப்பர் பவர் உள்ளது. அவை நம் அன்றாட வாழ்க்கையை எப்படி வடிவமைக்கின்றன என்று பார்ப்போம்:
- சக்திவாய்ந்த காந்தங்களின் கூட்டணி (நியோடைமியம், சமாரியம், டிஸ்ப்ரோசியம்):
- நியோடைமியம் (Neodymium): இதுதான் காந்தங்களின் சூப்பர் ஸ்டார். நியோடைமியம் காந்தங்கள் (Neodymium magnets) அளவில் சிறியதாகவும், எடையில் குறைவாகவும், ஆனால் நம்பமுடியாத சக்தி வாய்ந்தவையாகவும் இருக்கும். இவை மின்சார வாகனங்களின் மோட்டார்கள், காற்றாலைகளின் ஜெனரேட்டர்கள், ஹெட்ஃபோன்கள், மற்றும் கணினி ஹார்டு டிரைவ்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
- சமாரியம் (Samarium): சமாரியம்-கோபால்ட் காந்தங்கள் அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்கக்கூடியவை. இதனால், இவை ஏவுகணைகள் மற்றும் உயர் தொழில்நுட்ப மோட்டார்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
- டிஸ்ப்ரோசியம் (Dysprosium): நியோடைமியம் காந்தங்களுடன் சிறிதளவு டிஸ்ப்ரோசியம் சேர்க்கப்படும்போது, அவற்றின் வெப்பம் தாங்கும் திறன் பன்மடங்கு அதிகரிக்கிறது. மின்சார வாகனங்களின் மோட்டார்கள் அதிக வெப்பத்தில் இயங்குவதால், இது மிகவும் அவசியமான ஒன்றாகும்.
- பிரகாசமான திரைகளின் மூவர் கூட்டணி (யூரோப்பியம், டெர்பியம், யட்ரியம்):
- யூரோப்பியம் (Europium): இதுதான் உங்கள் டிவி மற்றும் ஸ்மார்ட்போன் திரைகளில் நீங்கள் காணும் பிரகாசமான சிவப்பு நிறத்திற்கு காரணம். இது மிகவும் விலை உயர்ந்த தனிமங்களில் ஒன்றாகும்.
- டெர்பியம் (Terbium): இது திரைகளில் பச்சை நிறத்தை உருவாக்குகிறது. குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட CFL விளக்குகளிலும் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- யட்ரியம் (Yttrium): இது யூரோப்பியத்துடன் சேர்ந்து சிவப்பு நிறத்தை உருவாக்கும் பாஸ்பர்களில் (phosphors) முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.
- தொழில்துறை மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் தூண்கள்:
- சீரியம் (Cerium): இதுதான் அரிய வகை தனிமங்களிலேயே பூமியில் அதிகமாகக் கிடைக்கும் தனிமம். இது கண்ணாடிகளை மெருகூட்டவும் (glass polishing), சுய-சுத்தம் செய்யும் அடுப்புகளிலும் (self-cleaning ovens) பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- லாந்தனம் (Lanthanum): உயர் ரக கேமரா மற்றும் தொலைநோக்கி லென்ஸ்களில் சிதறல்களைக் குறைக்க இது பயன்படுகிறது.
- பிரசியோடைமியம் (Praseodymium): இது விமான எஞ்சின்களுக்கு வலிமை சேர்க்கும் உலோகக் கலவைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் இது கண்ணாடிகளுக்கு மஞ்சள்-பச்சை நிறத்தைக் கொடுக்கிறது.
- எர்பியம் (Erbium): இது ஃபைபர் ஆப்டிக் (Fiber Optic) கேபிள்களில் ஒரு சிக்னல் பெருக்கியாக (signal amplifier) செயல்படுகிறது. இதன் மூலம்தான் நம்மால் நீண்ட தூரத்திற்குத் தடையின்றி இணையத் தகவல்களை அனுப்ப முடிகிறது.
- மருத்துவம் மற்றும் உயர் தொழில்நுட்பம்:
- கடோலினியம் (Gadolinium): இது MRI ஸ்கேன்களில் மாறுபட்ட முகவராகப் (contrast agent) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது உடலின் உள் உறுப்புகளை மருத்துவர்களுக்குத் தெளிவாகக் காட்ட உதவுகிறது.
- ஹோல்மியம் (Holmium): இது மருத்துவ லேசர்களில் (medical lasers) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது அறுவை சிகிச்சைகளுக்கு உதவுகிறது. இருக்கும் தனிமங்களிலேயே இதற்குத்தான் மிக அதிக காந்த சக்தி உள்ளது.
- தூலியம் (Thulium): இது கையடக்க எக்ஸ்ரே இயந்திரங்களில் (portable X-ray machines) பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- லுட்டீசியம் (Lutetium): இது புற்றுநோய் சிகிச்சையில் பயன்படுத்தப்படும் சில மருந்துகள் மற்றும் ஆய்வுகளில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது.
- விதிவிலக்கானவை:
- ஸ்காண்டியம் (Scandium): அலுமினியத்துடன் ஸ்காண்டியத்தைச் சேர்க்கும்போது, அது மிகவும் இலகுவான மற்றும் வலிமையான ஒரு உலோகக் கலவையை உருவாக்குகிறது. இது போர் விமானங்கள், விண்கலங்கள் மற்றும் விலை உயர்ந்த சைக்கிள் ஃபிரேம்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- புரோமித்தியம் (Promethium): இது கதிரியக்கத் தன்மை கொண்ட ஒரே அரிய வகை தனிமம். இது இதயமுடுக்கிகள் (pacemakers) மற்றும் ஏவுகணைகளுக்கான அணு பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
பிரித்தெடுத்தலின் இருண்ட பக்கம்: சுற்றுச்சூழல் சவால்கள்
அரிய வகை தனிமங்களின் பயன்பாடுகள் எவ்வளவு வியக்க வைக்கின்றனவோ, அவற்றைச் சுரங்கங்களிலிருந்து வெட்டி எடுத்து, சுத்திகரிக்கும் செயல்முறை அவ்வளவு சவாலானது. ஒரு டன் அரிய வகை தனிமத்தைப் பிரித்தெடுக்க, பல நூறு டன்கள் நச்சுக்கழிவுகள் உருவாகலாம். இந்த செயல்முறையில் பயன்படுத்தப்படும் அமிலங்கள் மற்றும் ரசாயனங்கள் நிலத்தடி நீர், மண் மற்றும் காற்றை மாசுபடுத்தும் அபாயம் உள்ளது.
உலகளாவிய சந்தை மற்றும் இந்தியாவின் நிலை
அரிய வகை தனிமங்களின் உற்பத்தி மற்றும் விநியோகத்தில் சீனா உலகளவில் ஆதிக்கம் செலுத்தி வருகிறது. இந்த அதீத சார்புநிலை, மற்ற நாடுகளுக்கு ஒரு புவிசார் அரசியல் சவாலாக விளங்குகிறது. இந்தச் சூழலில், இந்தியா ஒரு முக்கிய இடத்தைப் பிடித்துள்ளது. உலகிலேயே ஐந்தாவது பெரிய அரிய வகை தனிமங்களின் இருப்பு இந்தியாவில்தான் உள்ளது. இவை பெரும்பாலும் கேரளா, தமிழ்நாடு போன்ற மாநிலங்களின் கடற்கரையோரங்களில் உள்ள மோனசைட் (Monazite) மணலில் காணப்படுகின்றன. இந்திய அரசு, உள்நாட்டு உற்பத்தியை அதிகரிக்க முயற்சிகள் மேற்கொண்டு வருகிறது.
முடிவுரை: எதிர்காலத்தின் திறவுகோல்
அரிய வகை தனிமங்கள், பெயரில் ‘அரிய’வையாக இருந்தாலும், நமது நவீன உலகை இயக்குவதில் மிக முக்கியப் பங்காற்றுகின்றன. ஸ்மார்ட்போன் முதல் பாதுகாப்பு தொழில்நுட்பம் வரை, பசுமை ஆற்றல் முதல் மருத்துவ சாதனங்கள் வரை இவற்றின் தாக்கம் நீக்கமற நிறைந்துள்ளது. எதிர்காலத் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சி, இந்த “21 ஆம் நூற்றாண்டின் தாதுக்களின்” மீதுதான் பெரிதும் உள்ளது என்பதை மறுக்க முடியாது.
