Американські вчені зуміли розділити двокомпонентні суміші важкого і легкого рідкоземельних металів, приклавши зовнішнє магнітне поле при кристалізації органічних комплексів іонів цих елементів. За рахунок різниці в парамагнетизмі авторам дослідження, опублікованого в журналі, вдалося майже повністю (99,7 відсотків) розділити комплекси лантану і диспрозію.
Рідкоземельні елементи (скандій, іттрій і лантаніди) знайшли застосування в радіоелектроніці, приладобудуванні, атомній техніці, машинобудуванні, оптоелектроніці, хімічній промисловості і в металургії. В силу схожості електронної структури, фізико-хімічні властивості цих елементів ідентичні настільки, що частина з них займає одну комірку таблиці Менделєєва. Тому в природі рідкоземельні метали зустрічаються спільно, а їх поділ представляє складне завдання.
Для її вирішення в промисловості часто використовують метод екстракції, заснований на відмінностях у швидкостях переходу іонів між рідинами з однієї в іншу. Відокремлюючи іони металів таким методом доводиться використовувати великі кількості реактивів та енергії, а також скидати багато відходів.
Роберт Хіггінс (Robert Higgins) з колегами з університету Пенсільванії успішно розділили важкі (такі, як тербій і іттербій) і легкі рідкоземельні метали (лантан і неодимий), використовуючи їх відмінність в магнітних властивостях. Автори прикріпили до хімічної склянки з розчином суміші комплексних сполук двох рідкоземельних металів магніт і охолоджували рідину до _ 25 градусів Цельсія, щоб комплекс кристалізувався. Матеріали обох фаз потім аналізували методом оптико-емісійної спектрометрії з індуктивно-пов'язаною плазмою.
При низьких температурах димерні комплекси легких рідкісноземельних елементів залишалися в розчині, в той час як мономерні комплекси важких в цих умовах кристалізувалися. Кристали росли на тій стороні склянки, до якої прикріпили магніт, а значить концентрація комплексу важкого елемента підвищилася в цій області ще до початку кристалізації.
Майже стовідсоткового (99,7 відсотків) поділу вдалося досягти в експерименті з діамагнітним лантаном і парамагнітним диспрозією. Це свідчить про те, що відмінності магнітних властивостей також підходять для ефективного поділу рідкоземельних елементів, як і відмінності в іонних радіусах або окислювально-відновлювальних властивостях, але екологічніше і дешевше.
За словами авторів, новий підхід можна впроваджувати в уже розроблені методики поділу. Більш того, використаний неодимовий магніт дешевий і довговічний, що необхідно для роботи на виробництві.
Перед поділом рідкоземельних металів, їх необхідно виділити з природної сировини. Раніше інша група американських вчених вивчила ефективність екстракції цих елементів з вугілля за допомогою різних реагентів - найбільш ефективним і технологічно придатним виявився сульфат амонію.