Neodimyum

Neodimyum, sembolü Nd ve atom numarası 60 olan kimyasal bir elementtir. Lantanit serisinin dördüncü üyesidir ve nadir toprak metallerinden biri olarak kabul edilir. Havada ve nemde hızla kararan sert, hafif dövülebilir, gümüşi bir metaldir. Hızla oksitlenir ve +2, +3 ve +4 pembe, mor/mavi ve sarı bileşikler üretir. Elementlerin en karmaşık spektrumlarından birine sahip olduğu kabul edilir. Neodimyum, 1885 yılında praseodimyumu da keşfeden Avusturyalı kimyager Carl Auer von Welsbach tarafından keşfedildi. Monazit ve bastnäsite minerallerinde önemli miktarlarda bulunur. Neodimyum, doğal olarak metalik formda veya diğer lantanitlerle karışmamış olarak bulunmaz ve genel kullanım için rafine edilir. Neodimyum kobalt, nikel veya bakır kadar yaygındır ve Dünya'nın kabuğunda yaygın olarak dağılmıştır. Diğer birçok nadir toprak metalinde olduğu gibi, dünyadaki ticari neodimyumun çoğu Çin'de çıkarılmaktadır.
Bileşikleri ticari olarak ilk kez 1927'de cam boyası olarak kullanıldı ve popüler bir katkı maddesi olmaya devam ediyor. Nd3+ iyonun rengi kırmızımsı-mordur; Renk neodimyumun keskin ışık emme bantlarının cıva, üç değerlikli evropiyum veya terbiyumun keskin görünür emisyon bantlarıyla zenginleştirilmiş ortam ışığıyla etkileşimi nedeniyle aydınlatma türüne göre değişir. Neodimyum katkılı camlar, dalga boyları 1047 ile 1062 nm arası kızılötesi lazerlerde kullanılır. Bu lazerler, atalet hapsi füzyon deneyleri gibi son derece yüksek güçlü uygulamalarda kullanılmıştır. Neodim ayrıca Nd:YAG lazerde itriyum alüminyum granat gibi diğer çeşitli substrat kristalleriyle birlikte kullanılır.
Neodimyum alaşımları, yüksek mukavemetli, güçlü kalıcı neodimyum mıknatıslar yapmak için kullanılır. Bu mıknatıslar, düşük mıknatıs kütlesi (veya hacmi) veya güçlü manyetik alanların gerekli olduğu mikrofon, profesyonel hoparlör, kulak içi kulaklık, yüksek performanslı hobi DC elektrik motorları ve bilgisayar sabit diskleri gibi ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha büyükleri yüksek güç-ağırlık oranına sahip elektrik motorlarında (örneğin, hibrit arabalar) ve jeneratörlerde (örneğin, uçak ve rüzgar türbini elektrik jeneratörleri) kullanılır.
Özellikler
Fiziki özellikleri
Metalik neodim parlak, gümüşi bir metalik parlaklığa sahiptir. Neodim genellikle iki allotropik formda bulunur ve çift altıgenden vücut merkezli kübik yapıya yaklaşık 863'C te gerçekleşir. Neodimyum, lantanitlerin çoğu gibi, oda sıcaklığında paramanyetiktir ve 'ye soğutulduğunda bir antiferromanyetik hale gelir. Neodimyum, klasik miskmetalde yaklaşık %18'lik bir konsantrasyonda bulunan nadir toprak metalidir. Neodimyum mıknatıs yapmak için bir ferromanyet olan demirle alaşımlandırılır.
Elektron düzeni
Periyodik tabloda, solunda lantanit praseodim ile sağında radyoaktif promethium arasında ve aktinit uranyumun üzerinde görünür. 60 elektronu, altı 4f ve 6s elektronunun değerlik olduğu [Xe]4f46s2 konfigürasyonunda düzenlenmiştir. Lantanid serisi metallerin çoğu gibi, neodimyum değerlik elektronları olarak genellikle yalnızca üç elektron kullanır.
Kimyasal özellikler
Neodim, lantanit serisinin dördüncü üyesidir. Erime noktası ve kaynama noktası dir. Neodim, diğer lantanitler gibi, genellikle +3 oksidasyon durumuna sahiptir, ancak +2 ve +4 oksidasyon durumlarında ve hatta çok nadir durumlarda +0 da olabilir. Neodimyum hızla oksitlenir, ve üzerinde demir pası gibi bir oksit tabakası oluşturur; bir santimetre büyüklüğünde bir neodim numunesi yaklaşık bir yıl içinde tamamen paslanır. Nd3+ genellikle suda çözünür. Komşu praseodimyum gibi, yaklaşık 150'C de kolayca yanar ve neodimyum(III) oksit oluşturur; oksit, dökme metali daha fazla oksidasyona maruz bırakarak soyulur.

Neodimyum oldukça elektropozitif bir elementtir ve neodim (III) hidroksit oluşturmak üzere soğuk suyla yavaş, sıcak suyla hızlı bir şekilde reaksiyona girer:

Neodimyum halojenlerle şiddetli reaksiyona girer:
[viole]
[eflatun]
[viole]
[yeşil]
Neodim, lila Nd(III) iyonu içeren çözeltiler oluşturmak üzere seyreltik sülfürik asit içinde kolaylıkla çözünür. Bunlar bir [Nd(OH2)9]3+ kompleksi olarak bulunur:
Bileşikler

En önemli neodim bileşiklerinden bazıları şunlardır:
Halojenürler:NdF3; NdCl2; NdCl3; NdBr3; NdI2; NdI3
oksitler:
hidroksit:
karbonat tuzu: Nd2(CO3)3
sülfat tuzu:
asetat : Nd(CH3COO)3
Neodimyum mıknatıslar (Nd2Fe14B)
Bazı neodim bileşikleri, aydınlatma türüne göre değişen renklere sahiptir.
Organik bileşikleri
Organonedimyum bileşikleri, bir neodim-karbon bağına sahip bileşiklerdir. Bu bileşikler, diğer lantanitlerinkine benzer olup, π arka bağı oluşturamazlar. Bu nedenle, çoğunlukla iyonik siklopentadienitler ve bazıları polimerik olabilen σ-bağlı basit alkiller ve ariller ile sınırlıdırlar.
İzotoplar

Doğal olarak oluşan neodimyum (60Nd), beş kararlı izotoptan oluşur - 142Nd, 143Nd, 145Nd, 146Nd ve 148Nd; en bol bulunanı 142Nd'dir ( doğal bolluğun %27,2'si) ve son derece güçlü iki radyoizotop; uzun yarı ömürleri olan 144Nd (yarı ömür (t 1/2) 2,291015 yıl alfa bozunması ile ) ve 150Nd (çift beta bozunması, t 1/2 ≈ 71018 yıl). 2022 yılı itibariyle toplamda 33 neodim radyoizotopu tespit edildi, en kararlı radyoizotoplar doğal olarak oluşanlardır: 144Nd ve 150Nd. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarı ömürleri on iki günden kısa ve bunların çoğunun yarı ömürleri 70 saniyeden kısadır; en kararlı yapay izotop, 10.98 günlük bir yarı ömre sahip 147Nd'dir.
Neodim ayrıca bilinen 13 yarı kararlı izotopa sahiptir, en kararlı olanı 139mNd ( t 1/2)= 5,5 saat), 135mNd (t1/2= 5,5 dakika) ve 133m1Nd ( t 1/2 ~70 saniye). En bol kararlı izotop olan 142Nd'den önceki birincil bozunma modları elektron yakalama ve pozitron bozunmasıdır ve sonraki birincil mod beta eksi bozunmadır. 142Nd'den önceki birincil bozunma ürünleri element Pr (praseodim) izotoplarıdır ve sonraki birincil ürünler element Pm (promethium) izotoplarıdır. Beş kararlı izotoptan dördünün seryum veya samaryum izotoplarına bozunduğu tahmin edilmiştir ve bunlar yalnızca gözlemsel olarak kararlıdır. Ek olarak, samaryumun gözlemsel olarak kararlı bazı izotoplarının neodimyum izotoplarına bozunacağı tahmin edilmektedir.
Neodim izotopları çeşitli bilimsel uygulamalarda kullanılmaktadır. 142Nd, kısa ömürlü Tm ve Yb izotoplarının üretiminde kullanılmıştır. Bir radyoaktif güç kaynağı olan 147Pm üretimi için 146Nd önerilmiştir. Diğer prometyum izotoplarının üretimi için birkaç neodim izotopu kullanılmıştır. 147Sm'den bozulma (t1/2= ) sabit 143Nd'ye, samaryum-neodimyum tarihlemesine izin verir. 150Nd, çift beta bozunumunu incelemek için de kullanılmıştır.
Tarih
1751'de İsveçli mineralog Axel Fredrik Cronstedt, Bastnäs'taki madenden -daha sonra cerite olarak adlandırılan- ağır bir mineral keşfetti. Otuz yıl sonra, madenin sahibi olan ailenin bir üyesi olan on beş yaşındaki Wilhelm Hisinger, içinde herhangi bir yeni unsur bulamayan Carl Scheele'ye bir örnek gönderdi. 1803'te Hisinger bir demir ustası olduktan sonra, Jöns Jacob Berzelius ile birlikte minerale geri döndü ve -iki yıl önce keşfedilen cüce gezegen Ceres'e atıfla- ceria adını verdikleri yeni bir oksit izole etti. Ceria, aynı anda ve bağımsız olarak Almanya'da Martin Heinrich Klaproth tarafından izole edildi. 1839 ile 1843 yılları arasında, Berzelius ile aynı evde yaşayan İsveçli cerrah ve kimyager Carl Gustaf Mosander tarafından serya'nın bir oksit karışımı olduğu gösterildi; onları lanthana ve didymia adını verdiği diğer iki okside ayırdı. O, bir seryum nitrat örneğini havada kavurarak ve ardından elde edilen oksidi seyreltik nitrik asitle işleyerek kısmen ayrıştırmış, oksitleri oluşturan metaller lantan ve didimyum olarak adlandırılmıştı. Von Welsbach, ayrımı spektroskopik analizle doğruladı, ancak ürünler nispeten düşük saflıktaydı. Didymium, 1841'de Carl Gustaf Mosander tarafından keşfedildi ve 1925'te ondan saf neodim izole edildi. Neodim adı, Yunanca neos (νέος), yeni ve didymos (διδύμος), ikiz kelimelerinden türetilmiştir.
1950'lere kadar çift nitrat kristalleştirme ticari neodimiyumun saflaştırma aracıydı. Lindsay Chemical Division, neodimyumun büyük ölçekli iyon değişimi saflaştırmasını ticarileştiren ilk şirket oldu. 1950'lerden başlayarak, yüksek saflıkta (>%99) neodimyum, öncelikle nadir toprak elementleri açısından zengin bir mineral olan monazitten iyon değiştirme işlemi yoluyla elde edildi. Metal, halojenür tuzlarının elektrolizi yoluyla elde edilir. Neodimyumun çoğu bastnäsite'den ekstrakte ediliyor ve solvent ekstraksiyonu ile saflaştırılıyor. İyon değiştirme saflaştırması en yüksek saflıklar için kullanılır (tipik olarak >%99,99). Gelişen teknoloji ve ticari olarak temin edilebilen neodim oksidin geliştirilmiş saflığı, günümüz koleksiyonlarındaki neodimyum camların görünümüne yansıdı. 1930'larda yapılan ilk neodimyum camlar daha temiz mor olan modern versiyonlardan daha kırmızımsı veya turuncu bir renge sahiptir. Bunun sebebi erken teknolojide, yani fraksiyonel kristalleştirme kullanılarak praseodim izlerini gidermedeki zorluklardı.
Doğrudan tahrikli rüzgar türbinleri için kullanılan kalıcı mıknatıslardaki rolü nedeniyle, neodimyumun yenilenebilir enerjiyle çalışan bir dünyada jeopolitik rekabetin ana nesnelerinden biri olacağı iddia edildi. Ancak çoğu rüzgar türbininin kalıcı mıknatıs kullanmamaktadır.
Oluşum ve üretim
Bulunuşu
Neodim doğada serbest bir element olarak nadiren bulunur, bunun yerine az miktarda tüm nadir toprak metallerini içeren monazit ve bastnäsite (bunlar tek mineral adlarından ziyade mineral grup adlarıdır) gibi cevherler olarak bulunur. Bu minerallerde neodim nadiren baskındır; bazı istisnalar arasında monazit-(Nd) ve kozoit-(Nd) bulunur. Ana madencilik alanları Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya'dadır. Dünya neodimyum rezervlerinin sekiz milyon ton olduğu tahmin ediliyor.
Nd3+ iyonu, periyodik tabloyu hemen takip eden seryum grubunun (lantandan samaryum ve öropyuma kadar olan) ilk lantanidlerine boyut olarak benzerdir ve bu nedenle fosfat, silikat ve karbonatta onlarla birlikte bulunma eğilimindedir. monazit (MIIIPO4) ve bastnäsite (MIIICO3F ) gibi mineraller; burada M, skandiyum ve radyoaktif prometyum (biraz daha az Pr ile çoğunlukla Ce, La ve Y) hariç tüm nadir toprak metallerini ifade eder. ve Nd). Bastnäsite genellikle toryum ve ağır lantanitlerden yoksundur ve ondan hafif lantanitlerin saflaştırılması daha az söz konusudur. Cevher, ezilip öğütüldükten sonra, önce sıcak konsantre sülfürik asit, gelişen karbondioksit, hidrojen florür ve silikon tetraflorür ile işlenir. Ürün daha sonra kurutulur ve su ile süzülerek lantan da dahil olmak üzere erken dönem lantanit iyonları solüsyonda bırakılır.
Uzayda
Neodimyumun Güneş Sistemindeki parçacık başına bolluğu 0,083 ppb'dir. Bu rakam platinin yaklaşık üçte ikisi, ancak cıvadan iki buçuk kat ve altından yaklaşık beş kat daha fazladır. Lantanitler genellikle uzayda bulunmaz ve Dünya'nın kabuğunda çok daha fazladır.
Yer kabuğunda
Neodimyum, Goldschmidt sınıflandırması altında bir litofil olarak sınıflandırılır, yani genellikle oksijenle birlikte bulunur. Nadir toprak metallerine ait olmasına rağmen, neodimyum hiç de nadir değildir. Yerkabuğundaki bolluğu yaklaşık 38'mg/kgdır ve bu onu 27. en yaygın element yapıyor. Bolluk bakımından lantanuma benzer. Seryum en yaygın nadir toprak metalidir, onu neodimiyum ve ardından lantan takip eder.
Üretim
2004 yılında mevcut üretimin büyük bir kısmı Çin'den olmak üzere dünyanın neodimyum üretimi yaklaşık 7.000 ton idi. Çin hükümeti element üzerinde stratejik malzeme kontrolleri uygulayarak fiyatlarda büyük dalgalanmalara neden oldu. Fiyatlandırma ve bulunabilirlik konusundaki belirsizlik, şirketlerin (özellikle Japon şirketlerinin) daha az nadir toprak metali içeren kalıcı mıknatıslar ve elektrik motorları yaratmasına neden oldu; ancak şimdiye kadar neodimyum ihtiyacını ortadan kaldıramadılar. ABD Jeoloji Araştırmasına göre Grönland, özellikle neodimyum olmak üzere nadir toprak yataklarının en büyük rezervlerine sahiptir. Madencilik süreci sırasında radyoaktif maddelerin salınması nedeniyle madencilik çıkarları, bu bölgelerdeki yerli nüfusla çatışıyor.
Neodimyum, hafif nadir toprak elementi mineralleri bastnäsite ve monazite ait ticari yatakların nadir toprak içeriğinin tipik olarak %10-18'ini oluşturur. Üç değerlikli lantanitler için en güçlü renkli olan neodim bileşikleri ile, rakip kromoforlar olmadığında nadiren nadir toprak minerallerinin renklenmesine hakim olabilir. Genellikle pembe bir renk verir. Bunun göze çarpan örnekleri arasında Bolivya, Llallagua'daki kalay yataklarından elde edilen monazit kristalleri; Mont Saint-Hilaire, Quebec, Kanada'dan ansilit ; veya Saucon Valley, Pensilvanya, Amerika Birleşik Devletleri'nden lantanit. Neodimyum camlarda olduğu gibi, bu tür mineraller farklı aydınlatma koşullarında renk değiştirirler. Neodimyumun soğurma bantları, cıva buharının görünür emisyon spektrumu ile etkileşime girerek, neodimiyum içeren minerallerin ayırt edici bir yeşil rengi yansıtmasına neden olan filtrelenmemiş kısa dalga UV ışığı ile etkileşime girer. Bu, monazit içeren kumlarda veya bastnäsite içeren cevherlerde gözlemlenebilir.
Nadir toprak elementleri ve diğer mineral kaynaklara olan talep, artan insan nüfusu ve endüstriyel gelişme nedeniyle hızla artmaktadır. Son zamanlarda, düşük karbonlu bir toplum gerekliliği, piller, yüksek verimli motorlar, yenilenebilir enerji kaynakları ve yakıt hücreleri gibi enerji tasarrufu sağlayan teknolojilere yönelik önemli bir talebe yol açmıştır. Bu teknolojiler arasında, kalıcı mıknatıslar genellikle yüksek verimli motorlar imal etmek için kullanılır; neodimyum-demir-bor mıknatıslar (Nd2Fe14B sinterlenmiş ve bağlı mıknatıslar) ana kalıcı mıknatıs tipidir. NdFeB mıknatısları hibrit elektrikli araçlar, fişli hibrit elektrikli araçlar, elektrikli araçlar ve yakıt hücreli araçlarda (FCV'ler), rüzgar türbinlerinde, ev aletlerinde, birçok küçük tüketici elektroniği cihazlarında ve bilgisayarlarda kullanılır. Enerji tasarrufu için vazgeçilmezdir. Paris Anlaşması'nın hedeflerine ulaşma yolunda, NdFeB mıknatıslarına olan talebin gelecekte önemli ölçüde artması bekleniyor.
Uygulamalar
Neodim, sıvı helyum sıcaklıklarında alışılmadık derecede büyük bir özgül ısı kapasitesine sahiptir, bu nedenle kriyo soğutucularda yararlıdır.
Neodimyum asetat, radyoaktif ve toksik uranil asetatın yerine kullanılabilir ( elektron mikroskobunda standart bir kontrast maddesi olarak kullanılır).
Muhtemelen Ca2+ ile benzerliklerinden dolayı, Nd3+' nın bitki büyümesini teşvik ettiği rapor edilmiştir. Nadir toprak elementi bileşikleri, Çin'de gübre olarak sıklıkla kullanılmaktadır.
Samaryum-neodimiyum tarihleme, kayalar ve meteorların yaşını belirlemek için kullanışlıdır.
Deniz tortularındaki Neodimyum izotopları, geçmiş okyanus sirkülasyonundaki değişiklikleri yeniden oluşturmak için kullanılır.
Mıknatıslar
Neodimyum mıknatıslar (bir alaşım, Nd2Fe14B) bilinen en güçlü kalıcı mıknatıslardır. Mıknatıs kendi ağırlığının bin katını kaldırabilir ve kemikleri kırmaya yetecek kadar kuvvetle birbirine çarpabilir. Bu mıknatıslar samaryum-kobalt mıknatıslardan daha ucuz, hafif ve daha güçlüdür. Bununla birlikte, neodimyum bazlı mıknatıslar manyetizmalarını daha düşük sıcaklıklarda kaybedip paslanma eğiliminde olduklarından, (samaryum-kobalt mıknatıslar böyle değil) her açıdan üstün değildirler.
Neodimyum mıknatıslar, düşük kütle, küçük hacim veya güçlü manyetik alanların gerekli olduğu mikrofonlar, profesyonel hoparlörler, kulaklıklar, gitar ve bas gitar manyetikleri ve bilgisayar sabit diskleri gibi ürünlerde görülür. Neodimyum, hibrit ve elektrikli otomobillerin elektrik motorlarında ve ticari rüzgar türbinlerinin bazı "sabit mıknatıslı" jeneratörlere sahip rüzgar türbinlerinde kullanılır. Örneğin, her bir Toyota Prius'un tahrikli elektrik motorları, araç başına neodim gerektirir.
2020'de Radboud ve Uppsala Üniversitesi'ndeki fizik araştırmacıları, neodimyumun atomik yapısında "kendi kendine dönen cam " olarak bilinen bir davranış gözlemlediklerini duyurdular. Araştırmacılardan biri, "biz taramalı tünelleme mikroskobunda uzmanız. Tek tek atomların yapısını görmemizi sağlar ve atomların kuzey ve güney kutuplarını çözebiliriz. Yüksek hassasiyetli görüntülemedeki bu ilerlemeyle, manyetik yapıdaki inanılmaz derecede küçük değişiklikleri çözebildiğimiz için neodimyumdaki davranışı keşfetmeyi başardık." Neodim, daha önce bir periyodik tablo elemanında görülmemiş karmaşık bir manyetik şekilde davranır.
Camlar
Neodimyum cam, cam eriyiğine neodim oksidin (Nd2O3) dahil edilmesiyle üretilir. Neodimyum cam genellikle gün ışığı veya akkor ışıkta eflatun renginde, ancak flüoresan ışık altında soluk mavi görünür. Neodimyum, camı saf menekşeden şarap kırmızısı ve sıcak griye kadar değişen narin tonlarda renklendirmek için kullanılabilir.
Saflaştırılmış neodimyumun ilk ticari kullanımı, Kasım 1927'de Leo Moser tarafından yapılan deneylerle başlayan cam renklendirmesiydi. Tiffin'in "alacakaranlığı" yaklaşık 1950'den 1980'e kadar üretimde kaldı Mevcut kaynaklar arasında Çek Cumhuriyeti, Amerika Birleşik Devletleri ve Çin'deki cam üreticileri yer almaktadır.
Neodimyumun keskin soğurma bantları, cam renginin farklı aydınlatma koşullarında değişmesine neden olur. Bu renk değişimi fenomeni, koleksiyoncular tarafından oldukça değerlidir. Altın veya selenyum ile kombinasyon halinde kırmızı renkler üretilir. Neodim renklenmesi atomun derinliklerindeki "yasaklı" ff geçişlerine bağlı olduğundan renk, camın termal geçmişinden etkilenmez. Bununla birlikte, en iyi renk için, cam imalatında kullanılan silikada demir bulunmamalıdır. F geçişlerinin aynı yasaklı doğası, nadir toprak renklendiricilerini çoğu d-geçiş elemanı tarafından sağlananlardan daha az yoğun hale getirir, bu nedenle, istenen renk yoğunluğunu elde etmek için bir camda daha fazlasının kullanılması gerekir. Orijinal Moser tarifi, cam eriyiğinde yaklaşık %5 oranında neodimyum oksit kullandı; Güçlü bir baz olduğundan, bu seviyedeki neodimyum camın erime özelliklerini etkilemiş olabilir ve camın kireç içeriğinin buna göre ayarlanması gerekebilir.
Neodimyum camlardan iletilen ışık, alışılmadık derecede keskin soğurma bantları gösterir; cam, astronomik çalışmalarda spektral çizgilerin kalibre edilebileceği keskin bantlar üretmek için kullanılır. Diğer bir uygulama, diğer renkleri, özellikle nebulalardan gelen koyu kırmızı hidrojen-alfa emisyonunu geçirirken, sodyum ve flüoresan aydınlatmadan kaynaklanan ışık kirliliğinin etkisini azaltmak için seçici astronomik filtrelerin oluşturulmasıdır. Neodimyum ayrıca demir kirleticilerin neden olduğu yeşil rengi camdan çıkarmak için de kullanılır.
Neodimyum, kaynakçı ve cam üfleyici gözlükleri yapmak için camı renklendirmede kullanılan (neodimiyum ve praseodimyum tuzlarının karışımı) " didimyum "un bir bileşenidir; keskin absorpsiyon bantları, 589'nmde güçlü sodyum emisyonunu yok eder.
578'nmde sarı cıva emisyon hattının benzer emilimi, geleneksel beyaz floresan aydınlatma altında neodimyum cam için gözlenen mavi rengin başlıca nedenidir.
Neodimyum ve didimyum cam, iç mekan fotoğrafçılığında, özellikle akkor aydınlatmadan kaynaklanan sarı tonların filtrelenmesinde kullanılır. Benzer şekilde, neodimyum cam, akkor ampullerde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu lambalar, sarı ışığı filtrelemek için camda neodim içerir ve bu da güneş ışığına daha benzer beyaz ışıkla sonuçlanır. Birinci Dünya Savaşı sırasında, savaş alanlarında Mors Kodu iletmek için didimyum aynaların kullanıldığı bildirildi. Neodimyum tuzları camlarda olduğu gibi emayelerde de renklendirici olarak kullanılmaktadır.
Lazerler
Küçük bir neodimyum iyon konsantrasyonuna sahip bazı şeffaf malzemeler, lazerlerde kızılötesi dalga boyları (10541064 nm) için kazanç ortamı olarak kullanılabilir), örneğin Nd:YAG (itriyum alüminyum garnet), Nd:YAP (itriyum alüminyum perovskite), Nd:YLF (itriyum lityum florür), Nd:YVO <sub id="mwAuw">4</sub> (itriyum ortovanadat) ve Nd:cam. Neodimyum katkılı kristaller (tipik olarak Nd:YOV4 ), ticari DPSS el tipi lazerler ve lazer işaretçilerde yeşil lazer ışığına dönüştürülen yüksek güçlü kızılötesi lazer ışınları üretir.
Üç değerlikli neodim iyonu Nd3+, lazer radyasyonu oluşturmak için kullanılan nadir toprak elementlerinden ilk lantanitti. Nd:CaWO4 lazer 1961'de geliştirildi Tarihsel olarak, devreye alınan üçüncü lazerdi (ilki yakut, ikincisi U3+ :CaF lazer). Yıllar içinde neodimyum lazer, uygulama amaçları için en çok kullanılan lazerlerden biri haline geldi. Nd3+ iyonunun başarısı, enerji seviyelerinin yapısında ve lazer radyasyonu üretimi için uygun spektroskopik özelliklerde yatmaktadır. 1964'te Geusic ve ark. YAG matrisi Y3Al5O12' de neodimyum iyonunun işleyişini gösterdi. Daha düşük eşiğe sahip, mükemmel mekanik ve sıcaklık özelliklerine sahip dört seviyeli bir lazerdir. Bu malzemenin optik pompalanması için tutarlı olmayan flaş lambası radyasyonu veya tutarlı bir diyot ışını kullanmak mümkündür.
Birleşik Krallık Atom Silahları Kuruluşundaki mevcut lazer, HELEN 1- terawatt neodimyum-cam lazer, basınç ve sıcaklık bölgelerinin orta noktalarına erişebilir ve yoğunluğun nasıl olduğuna dair modelleme için veri elde etmek için kullanılır. HELEN, opaklık ve radyasyon iletiminin ölçüldüğü yaklaşık 106 K plazma oluşturabilir.
Neodimyum cam katı hal lazerleri, atalet hapsetme füzyonu için son derece yüksek güçlü (terawatt ölçeği), yüksek enerjili (megajoule) çok ışınlı sistemlerde kullanılır. Nd:cam lazerler genellikle 351'nmde lazer füzyon cihazlarında üçüncü harmoniğe üç katına çıkar.
Uranil asetat yerine
Uranil asetat, onlarca yıldır transmisyon elektron mikroskobunda standart kontrast maddesi olmuştur. Bununla birlikte, radyoaktif özelliklerinin yanı sıra yüksek toksisitesi nedeniyle kullanımı hükümetler tarafından yapılan düzenlemelerle giderek daha fazla engellenmektedir. Bu nedenle, lantanit asetatlar veya platin mavisi ve ayrıca oolong çayı ekstresi gibi daha az tanımlanmış maddelerin kullanımı dahil olmak üzere alternatifler araştırılmaktadır. Bu alternatiflere rağmen, uranil asetat hala EM kontrastı için standarttır.
Periyodik tabloda, elementlerin gruplar halinde dikey sıralaması, kimyasal ve fiziksel özelliklerini belirleyen en dış kabuklarında aynı sayıda elektron bulunmasına dayanır. Neodimyum, uranyumun hemen üzerinde olduğundan, UAc ve NdAc'nin kimyasal özellikleri, ultra ince kesitlerde dokuya bağlanma açısından çok benzer olacaktır ve bu da benzer bir kontrast miktarına yol açacaktır.
Biyolojik rol ve önlemler
İlk lantanitlerin, Methylacidiphilum fumariolicum gibi volkanik çamurluklarda yaşayan bazı metanotrofik bakteriler için gerekli olduğu bulunmuştur: lantan, seryum, praseodim ve neodimyum yaklaşık olarak eşit derecede etkilidir. Neodimyumun başka herhangi bir organizmada biyolojik bir rolü olduğu bilinmemektedir.
Neodimyum tozu yanıcıdır ve patlama tehlikesi vardır. Tüm nadir toprak metallerinde olduğu gibi neodimyum bileşikleri düşük ila orta derecede toksisiteye sahiptir; ancak, bu kapsamlı bir şekilde araştırılmamıştır. Neodim tozu ve tuzları gözleri ve mukozaları fazla, cildi orta derecede tahriş eder. Tozu solumak akciğer embolilerine neden olabilir ve birikmiş maruziyet karaciğere zarar verir. Neodim ayrıca, özellikle intravenöz olarak verildiğinde bir antikoagülan görevi görür.
Neodimyum mıknatıslar, manyetik destekler ve kemik onarımı gibi tıbbi kullanımlar için test edilmiştir, ancak biyouyumluluk sorunları yaygın uygulamayı engellemiştir. Ticari olarak temin edilebilen neodimyumdan yapılmış mıknatıslar son derece güçlüdür ve uzun mesafelerden birbirlerini çekebilirler. Dikkatli kullanılmazlarsa çok hızlı ve güçlü bir şekilde bir araya gelerek yaralanmalara neden olurlar. Örneğin, kullandığı iki mıknatıs 50'cmden birbirine yapıştığında parmak ucunu kaybeden bir kişinin belgelenmiş en az bir vakası vardır.
Bu güçlü mıknatısların bir diğer riski de, birden fazla mıknatısın yutulması durumunda mide-bağırsak yolundaki yumuşak dokuları sıkıştırabilmesidir. Bu, tahmini olarak 1.700 acil servis ziyaretine yol açtı ve küçük neodimyum mıknatıslardan oluşan yapı setleri olan Buckyballs oyuncak serisinin geri çağrılmasını gerektirdi.