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दुर्लभ-मृदा चुंबकत्व

Lokesh Pal November 21, 2025 03:34 8 0

संदर्भ

जवाहरलाल नेहरू उन्नत वैज्ञानिक अनुसंधान केंद्र (JNCASR) के शोधकर्ताओं ने एक महत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक सफलता हासिल की है, जिसमें उन्होंने नियोडिमियम नाइट्राइड (NdN) में चुंबकत्व के एक नए रूप की खोज की है।

पारंपरिक चक्रण-आधारित चुंबकत्व

  • यह उस परिघटना को संदर्भित करता है, जिसमें पदार्थों के चुंबकीय गुण परमाणुओं या अणुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों के चक्रण के कारण उत्पन्न होते हैं।

दुर्लभ-मृदा चुंबकत्व क्या है? 

  • दुर्लभ-मृदा चुंबकत्व, दुर्लभ-मृदा तत्त्वों द्वारा प्रदर्शित चुंबकीय गुणों को संदर्भित करता है, विशेष रूप से लैंथेनाइड शृंखला जैसे नियोडिमियम (Nd), सैमेरियम (Sm), और डिस्प्रोसियम (Dy), जिनका उपयोग उच्च-शक्ति वाले स्थायी चुंबक निर्माण के लिए किया जाता है।

कक्षीय-संचालित चुंबकत्व की खोज के बारे में

  • NdN में नया चुंबकीय व्यवहार: शोधकर्ताओं ने पाया कि NdN की एकल-क्रिस्टलीय पतली फिल्में ऐसा लौह चुंबकत्व प्रदर्शित करती हैं, जो इलेक्ट्रॉन चक्रण के स्थान पर इलेक्ट्रॉन के कक्षीय कोणीय संवेग द्वारा नियंत्रित होता है, जो पारंपरिक चुंबकत्व से बिल्कुल भिन्न है।
  • यह कक्षीय-संचालित चुंबकत्व दुर्लभ-मृदा पदार्थों में चुंबकीय गुणों की समझ में एक आदर्श परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है, जो इलेक्ट्रॉन चक्रण पर आधारित पारंपरिक सिद्धांतों से भिन्न है।
  • क्वांटम प्रौद्योगिकियों में महत्त्व: यह अध्ययन ऑर्बिट्रॉनिक्स के उभरते क्षेत्र के लिए नए मार्ग खोलता है, जहाँ अगली पीढ़ी के क्वांटम और चुंबकीय उपकरणों के विकास हेतु इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गति का उपयोग किया जाता है।

ऑर्बिट्रॉनिक्स (Orbitronics) के बारे में

  • ऑर्बिट्रॉनिक्स स्पिनट्रॉनिक्स का एक उभरता हुआ क्षेत्र है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सूचना के भंडारण, प्रसंस्करण और हस्तक्षेप के लिए इलेक्ट्रॉनों के घूर्णन के अलावा उनके कक्षीय कोणीय संवेग का भी उपयोग करता है।
  • ऑर्बिट्रॉनिक्स से पारंपरिक स्पिनट्रॉनिक्स या इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में ऊर्जा खपत में अधिक दक्षता, उच्च डेटा भंडारण क्षमता और तीव्र प्रसंस्करण गति प्रदान करने की उम्मीद है।

अनुप्रयोग

  • क्वांटम कंप्यूटिंग: ऑर्बिट्रॉनिक्स का उपयोग क्वांटम बिट्स (क्यूबिट) विकसित करने के लिए किया जा सकता है, जो उन्नत क्वांटम कंप्यूटिंग प्रणालियों के लिए इलेक्ट्रॉनों के स्पिन और ऑर्बिटल दोनों गुणों का लाभ उठाते हैं।
  • डेटा संग्रहण और प्रसंस्करण: ऑर्बिट्रॉनिक-आधारित उपकरण अधिक जटिल और तीव्र संग्रहण समाधान प्रदान करके ‘हार्ड ड्राइव’ और ‘मेमोरी’ उपकरणों में क्रांति ला सकते हैं।
  • चुंबकीय उपकरण: ऑर्बिट्रॉनिक्स में इलेक्ट्रॉन के चक्रण और कक्षीय दोनों स्वतंत्र खंडों का उपयोग कर अधिक कुशल चुंबकीय सेंसर और मेमोरी उपकरण विकसित करने की क्षमता है।

नियोडिमियम के बारे में

  • नियोडिमियम (Nd) आवर्त सारणी की लैंथेनाइड श्रेणी का एक रासायनिक तत्त्व है, जिसे Nd द्वारा दर्शाया जाता है और इसका परमाणु क्रमांक 60 है।
  • भौतिक गुण
    • नियोडिमियम एक दुर्लभ-मृदा धातु है, जिसकी विशेषता इसकी विशिष्ट रजताभ (Silver-White) चमक से होती है।
    • यह अपेक्षाकृत मुलायम, आघातवर्द्धनीय है और इसका गलनांक लगभग 1,024°C है।
  • चुंबकत्व
    • नियोडिमियम उच्च-शक्ति वाले स्थायी चुंबकों, जिन्हें नियोडिमियम-आयरन-बोरॉन (NdFeB) चुंबक कहते हैं, के निर्माण में अपनी भूमिका के लिए सबसे प्रसिद्ध है।
    • ये चुंबक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे मजबूत चुंबकों में से एक हैं, जिनका उपयोग विद्युत मोटरों, पवन टर्बाइनों और हार्ड ड्राइव में किया जाता है।
  • उपलब्धता
    • नियोडिमियम विभिन्न खनिजों में पाया जाता है, विशेष रूप से मोनाजाइट और बास्टनासाइट में, जिन्हें आमतौर पर खनन द्वारा निकाला जाता है।
    • हालाँकि, नियोडिमियम प्रायः स्वतंत्र रूप से नहीं मिलता और आमतौर पर अन्य दुर्लभ-मृदा तत्त्वों के साथ ही निकाला जाता है।
  • अनुप्रयोग
    • उच्च-प्रदर्शन चुंबक: NdFeB चुम्बकों का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, कंप्यूटर, मोबाइल उपकरणों और स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकियों जैसे इलेक्ट्रिक वाहनों (EV) और पवन टरबाइनों में किया जाता है।
    • लेजर तकनीक: नियोडिमियम का उपयोग नियोडिमियम-डोप्ड लेजरों (Nd:YAG) में किया जाता है, जिनका उपयोग चिकित्सा उपचार, सामग्री प्रसंस्करण और रक्षा अनुप्रयोगों में किया जाता है।

भविष्य की प्रौद्योगिकियों पर प्रभाव

  • ऑर्बिट्रॉनिक उपकरणों का डिजाइन: कक्षीय-संचालित चुंबकत्व की खोज से ऐसे पदार्थों का विकास हो सकता है, जिनका कक्षीय योगदान प्रबल हो, जो भविष्य के ऑर्बिट्रॉनिक उपकरणों के लिए आवश्यक हैं।
  • क्वांटम और चुंबकीय प्रौद्योगिकियों का विकास: चक्रण और कक्षीय आघूर्णों को समायोजित करके, शोधकर्ता अधिक कुशल क्वांटम और चुंबकीय उपकरण डिजाइन कर सकते हैं, जो मौजूदा चक्रण-आधारित सूचना और स्मृति प्रौद्योगिकियों की सीमाओं को पार कर सकते हैं।
  • क्वांटम उपकरणों में दक्षता बढ़ाना: यह खोज क्वांटम कंप्यूटिंग, स्पिनट्रॉनिक्स और डेटा भंडारण के क्षेत्र में तीव्र, अधिक ऊर्जा-कुशल प्रौद्योगिकियों को विकसित करने में मदद कर सकती है।

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