यह गंभीर दुर्लभ पृथ्वी अपूरणीय क्यों बनी हुई है?

यूके स्थित अनुसंधान फर्म आर्गस मीडिया के हालिया आंकड़ों के अनुसार, यूरोपीय बाजार में दुर्लभ पृथ्वी येट्रियम की कीमत 26 फरवरी, 2026 को लगभग 6 प्रति किलोग्राम से बढ़कर 2025 से 6 प्रति किलोग्राम प्रति किलोग्राम हो गई - 2012 में तुलनीय डेटा उपलब्ध होने के बाद से उच्चतम स्तर।

एक जापानी कंपनी जो येट्रियम-आधारित कच्चे माल का उपयोग करती है, ने कहा, "इस सामग्री को विकल्पों के साथ बदलना बहुत मुश्किल है, और अब तक खरीद मात्रा में कोई स्पष्ट कमी नहीं हुई है।" अन्य आंकड़ों से पता चलता है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में आयातित लगभग 65% येट्रियम युक्त सामग्री या येट्रियम ऑक्साइड उत्पाद जापान से आते हैं।

धात्विक येट्रियम एक रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील चांदी-सफेद धातु है जो मुख्य रूप से धात्विक कैल्शियम के साथ येट्रियम फ्लोराइड को कम करके निर्मित होती है। यह हवा में ऑक्सीकृत हो जाता है और अपनी धात्विक चमक खो देता है। पर्यावरणीय परिस्थितियों में, धात्विक येट्रियम आमतौर पर Y₂O₃, YCl₃, YH₃, Y(OH)₃, और इंटरमेटेलिक यौगिकों जैसे रूपों में मौजूद होता है।

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में से, येट्रियम अपने व्यापक अनुप्रयोगों के लिए जाना जाता है। इसका उपयोग प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) और मेडिकल लेजर उपकरण में, अर्धचालक विनिर्माण उपकरण घटकों के लिए एक कोटिंग सामग्री के रूप में, और रक्षा अनुप्रयोगों में एक ऐसी सामग्री के रूप में किया जा सकता है जो विमान इंजन के गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाता है।

येट्रियम मुख्य रूप से चीन, भारत, संयुक्त राज्य अमेरिका, ब्राजील और ऑस्ट्रेलिया में वितरित किया जाता है। चीन के पास लगभग 220,000 टन औद्योगिक येट्रियम ऑक्साइड भंडार है, जो दुनिया के कुल का लगभग 43% है - जो विश्व स्तर पर सबसे बड़ा हिस्सा है। चीन के भीतर, जियांग्शी प्रांत अपने उच्च-यट्रियम आयन-अवशोषण दुर्लभ पृथ्वी भंडार के कारण येट्रियम ऑक्साइड भंडार में पहले स्थान पर है।

वर्तमान में, दुर्लभ पृथ्वी येट्रियम का व्यापक रूप से क्रिस्टल सामग्रियों में उपयोग किया जाता है, जिसमें येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट (Y₃Al₅O₁₂, YAG), येट्रियम ऑर्थोवैनाडेट (YVO₄) एकल क्रिस्टल, और येट्रियम सिलिकेट (YSiO) क्रिस्टल शामिल हैं। इनमें से, YAG - उच्च कठोरता, उच्च गलनांक और स्थिर भौतिक और रासायनिक गुणों वाला एक सिंथेटिक रंगहीन पारदर्शी क्रिस्टल - सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले लेजर क्रिस्टल सामग्रियों में से एक बन गया है। शोधकर्ता आम तौर पर नियोडिमियम-डोप्ड YAG और सेरियम-डोप्ड YAG जैसे उत्पाद प्राप्त करने के लिए YAG को Nd, Yb और Ce जैसे दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ मिलाते हैं, जिससे उनकी अनुप्रयोग सीमा का विस्तार होता है।

लेजर क्रिस्टल सामग्री से परे, दुर्लभ पृथ्वी येट्रियम का प्राथमिक अनुप्रयोग ल्यूमिनसेंट सामग्री, विशेष रूप से फॉस्फोरस में रहता है। येट्रियम-आधारित फॉस्फोर मजबूत प्रकाश अवशोषण क्षमता और उच्च रूपांतरण दक्षता प्रदर्शित करते हैं, जो उन्हें कंप्यूटर मॉनिटर, फ्लैट-पैनल डिस्प्ले, तीन-बैंड फ्लोरोसेंट लैंप, एलईडी और एक्स-रे गहन स्क्रीन के लिए उपयुक्त बनाते हैं। वर्तमान मुख्यधारा के उत्पादों में प्रकाश व्यवस्था के लिए तिरंगे फॉस्फोरस, लंबे समय तक बने रहने वाले फॉस्फोरस और सूचना प्रदर्शन के लिए फॉस्फोरस शामिल हैं।

Y₂O₃ का उच्च गलनांक और थर्मल स्थिरता इसे विस्तारित अवधि में प्लाज्मा नक़्क़ाशी वातावरण में उत्कृष्ट सुरक्षात्मक प्रदर्शन बनाए रखने की अनुमति देती है, जिससे यह प्लाज़्मा नक़्क़ाशी सुरक्षा के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में से एक बन जाती है। Y₂O₃ का सबसे बड़ा लाभ फ्लोरीन-आधारित प्लाज़्मा में इसकी धीमी प्रतिक्रिया दर है, जो कोटिंग सतह स्थिरता को बनाए रखने में मदद करता है - एक संपत्ति जो इसे 8-इंच और बड़े नक़्क़ाशी उपकरणों में उपयोग के लिए विशेष रूप से आशाजनक बनाती है। इसके अतिरिक्त, येट्रियम ऑक्साइड उच्च प्रकाश संप्रेषण के साथ दृश्य प्रकाश रेंज में एक पारदर्शी सिरेमिक सामग्री है, जो इसे प्लाज्मा नक़्क़ाशी उपकरण में खिड़की के शीशे के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाती है।

YAG न केवल अच्छी रासायनिक स्थिरता और ऑप्टिकल प्रदर्शन प्रदान करता है, बल्कि Y₂O₃ की तुलना में उच्च यांत्रिक शक्ति और आसान प्रक्रियाशीलता भी प्रदान करता है। यद्यपि YAG का प्लाज्मा नक़्क़ाशी प्रतिरोध Y₂O₃ की तुलना में थोड़ा कम है, इसका उपयोग नक़्क़ाशी कक्ष उपकरण के लिए एक अवलोकन विंडो सामग्री के रूप में किया जा सकता है।

YF₃ F-आधारित प्लाज्मा नक़्क़ाशी के दौरान एक सुरक्षात्मक परत के रूप में काम कर सकता है, सामग्री के आगे फ्लोराइडेशन को दबा सकता है और इसे Y₂O₃ का एक संभावित विकल्प माना जाता है। जब कोई बायस वोल्टेज लागू नहीं किया जाता है, तो कोटिंग सामग्री और फ्लोरोकार्बन प्लाज्मा के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाएं हावी हो जाती हैं, जिससे Y₂O₃ कोटिंग सतह पर महीन फ्लोराइड कणों का निर्माण होता है। इसके विपरीत, YF₃ कोटिंग्स सतह की अखंडता और स्वच्छता बनाए रखती हैं।

YOF उच्च तापीय और रासायनिक स्थिरता प्रदर्शित करता है, उच्च तापमान और मजबूत एसिड/क्षारीय वातावरण में भी अपघटन के प्रति प्रतिरोधी रहता है। इसे अत्यधिक आशाजनक प्लाज्मा-प्रतिरोधी कोटिंग सामग्री माना जाता है। इसके अलावा, YOF का थर्मल विस्तार गुणांक एल्यूमीनियम से काफी मेल खाता है। थर्मल छिड़काव के माध्यम से तैयार की गई YOF कोटिंग्स लगभग दरार रहित होती हैं और अत्यधिक क्रिस्टलीय, घनी संरचनाएं बनाती हैं।

येट्रियम ऑक्साइड का व्यापक रूप से बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, येट्रियम ऑक्साइड नैनोकण, अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण, सुरक्षात्मक सामग्री के रूप में प्रभावी साबित हुए हैं और जीवाणुरोधी और कैंसर विरोधी उपचार, यकृत सुरक्षा, दवा वितरण, बायोसेंसर, बायोइमेजिंग, प्रतिदीप्ति इमेजिंग और अन्य चिकित्सा क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर उपयोग किए जाते हैं।

इसके अतिरिक्त, ⁹⁰Y माइक्रोस्फीयर रक्त प्रवाह के साथ यकृत ट्यूमर तक यात्रा कर सकते हैं, β-किरण उत्सर्जन के माध्यम से उन्हें कुशलतापूर्वक नष्ट कर सकते हैं। उच्च विकिरण ऊर्जा और सटीक उपचार क्षमताओं के साथ, वे ट्यूमर के भीतर से सटीक प्रहार करने में सक्षम होते हैं।

एयरोस्पेस उद्योग को उच्च प्रदर्शन वाली हल्की सामग्री की आवश्यकता होती है। सिलिकॉन कार्बाइड, कार्बन फाइबर-प्रबलित कार्बन और सिलिकॉन कार्बाइड कंपोजिट इन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं लेकिन उच्च तापमान परिचालन स्थितियों के तहत ऑक्सीकरण से गुजरते हैं। एक समाधान में सब्सट्रेट पर सिरेमिक सुरक्षात्मक कोटिंग्स लगाना शामिल है। शोधकर्ताओं ने अल-वाई-लेपित सतहों पर अल₂O₃-Y₂O₃ कोटिंग्स जमा करने के लिए रेडियो-फ्रीक्वेंसी मैग्नेट्रोन प्रतिक्रियाशील स्पटरिंग का उपयोग किया है और विभिन्न तापमान और अवधि पर Al₂O₃-Y₂O₃/Al-Y मिश्रित कोटिंग्स के ऑक्सीकरण व्यवहार का अध्ययन किया है। परिणामों से पता चला कि ये कोटिंग्स उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध प्रदर्शित करती हैं।

हाल के वर्षों में, धातुकर्म क्षेत्र में स्टील और अलौह मिश्र धातुओं में एक योज्य के रूप में दुर्लभ पृथ्वी येट्रियम का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। येट्रियम की ट्रेस मात्रा समावेशन सामग्री, आकार और आकारिकी को प्रभावी ढंग से संशोधित कर सकती है। परिणामी दुर्लभ पृथ्वी चरण अनाज संरचना को परिष्कृत करते हैं, मौलिक पृथक्करण को दबाते हैं, सूक्ष्म संरचनात्मक एकरूपता में सुधार करते हैं, और मिश्र धातु ऑक्साइड फिल्मों के घनत्व को बढ़ाते हैं। ये प्रभाव विभिन्न मिश्र धातुओं के विभिन्न भौतिक और रासायनिक गुणों में काफी सुधार करते हैं, जिनमें यांत्रिक गुण, चुंबकीय गुण, संक्षारण प्रतिरोध और विद्युत चालकता शामिल हैं, जो एयरोस्पेस, रक्षा और अन्य क्षेत्रों में नई सामग्रियों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

दुर्लभ पृथ्वी येट्रियम-आधारित सुपरकंडक्टर्स धीरे-धीरे उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स का एक महत्वपूर्ण घटक बन गए हैं, जो व्यापक शोध का ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। वर्षों के विकास के बाद, YBCO एक मुख्य सुपरकंडक्टिंग सामग्री बन गया है, हालांकि इसकी तैयारी तकनीक अपेक्षाकृत अपरिपक्व है, और व्यावसायीकरण के लिए प्रक्रिया स्थिरता और प्रदर्शन में और सुधार की आवश्यकता है। दुर्लभ पृथ्वी सुपरहाइड्राइड्स उच्च दबाव के तहत कमरे के तापमान पर सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करते हैं, जिससे उच्च दबाव वाले सुपरकंडक्टिविटी अनुसंधान के एक नए युग की शुरुआत होती है। येट्रियम सुपरहाइड्राइड्स, अपने समृद्ध स्टोइकोमेट्री और उत्कृष्ट सुपरकंडक्टिंग गुणों के साथ, सुपरकंडक्टिंग अनुसंधान समुदाय में महत्वपूर्ण रुचि पैदा कर चुके हैं।

ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं में, येट्रियम का उपयोग आमतौर पर झरझरा एनोड सामग्री जैसे Ni-(Zr,Y)O₂-X में किया जाता है, जिससे 60% से अधिक बिजली रूपांतरण क्षमता प्राप्त होती है।

Y₂O₃ नैनोपाउडर का उपयोग मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर में किया जा सकता है। Y₂O₃-doped BaTiO₃-आधारित डाइलेक्ट्रिक्स 2 माइक्रोन से कम मोटाई वाले निकल इलेक्ट्रोड मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर के लिए उपयुक्त हैं।

CeO₂-ZrO₂ के Y₂O₃ नैनोकण-डोप्ड टर्नरी ठोस समाधान निकास उत्प्रेरक (जैसे तीन-तरफा उत्प्रेरक) में ऑक्सीजन भंडारण उत्प्रेरक के रूप में उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं।

• झांग ची एट अल. रेयर अर्थ येट्रियम का विकास और अनुप्रयोग, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग स्कूल, शेनयांग प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, सामग्री रिपोर्ट
• वेन योरू. दुर्लभ पृथ्वी येट्रियम सोल और ऑक्साइड पाउडर की तैयारी और लक्षण वर्णन, जियांग्शी विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, मास्टर थीसिस
• लियू झिली. येट्रियम ऑक्साइड नैनोपाउडर की नियंत्रणीय तैयारी और लक्षण वर्णन, शंघाई पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय, मास्टर थीसिस
• चाइना पाउडर नेटवर्क (पिंग एन द्वारा संपादित)