Los electrones ocultos de las tierras raras hacen posible gran parte de la tecnología moderna

El Shanghai Transrapid es un tren de levitación magnética (maglev) de alta velocidad que viaja a velocidades de hasta 430 kilómetros (270 millas) por hora. Los imanes necesarios para estos sistemas se basan en metales de tierras raras. Actualmente, seis ferrocarriles ofrecen servicio Maglev de alta velocidad y bajo consumo de energía.

Christian Petersen-Clausen/Momento Abierto/Getty Images Plus

Por Nikk Ogasa

4 de mayo de 2023 a las 6:30 am

El primer volumen de la serie Dune de Frank Herbert se estrenó en 1965. La extracción de una preciosa sustancia natural llamada mezcla de especias fue un tema conductor en esa épica saga espacial. Esta especia otorgó a la gente la capacidad de navegar por vastas extensiones del cosmos. También se convirtió en la base de una civilización intergaláctica. Eso era, por supuesto, ficción.

Aquí en la Tierra, en la vida real, un grupo de elementos metálicos ha hecho posible nuestra propia sociedad impulsada por la tecnología. Estos 17 elementos, llamados tierras raras, son cruciales para casi toda la electrónica moderna. Y la demanda de estos metales se ha disparado.

Quince tierras raras forman una fila completa en la mayoría de las tablas periódicas. Conocidos como lantánidos, van desde el lantano hasta el lutecio (números atómicos del 57 al 71). También se incluyen entre las tierras raras el escandio (número atómico 21) y el itrio (número atómico 39). Esos dos últimos elementos tienden a ocurrir en los mismos depósitos minerales que los lantánidos. También tienen propiedades químicas similares.

El cerio, una tierra rara, puede servir como catalizador para procesar el petróleo crudo y convertirlo en una gran cantidad de productos útiles. Los reactores nucleares dependen de otro: el gadolinio. Capta neutrones para controlar la producción de energía mediante el combustible de un reactor.

Pero las capacidades más destacadas de las tierras raras son su luminiscencia y magnetismo. Por ejemplo, utilizamos tierras raras para colorear las pantallas de nuestros teléfonos inteligentes. Su fluorescencia indica que los billetes en euros son auténticos. Transmiten señales a través de cables de fibra óptica a lo largo del fondo marino. También ayudan a construir algunos de los imanes más fuertes y fiables del mundo. Estos metales generan ondas sonoras en tus auriculares y transmiten datos digitales a través del espacio.

Más recientemente, las tierras raras han impulsado el crecimiento de tecnologías verdes, como la energía eólica y los vehículos eléctricos. Incluso podrían dar lugar a nuevas piezas utilizadas en ordenadores cuánticos.

"Están por todas partes", dice Stephen Boyd sobre estos metales. Es un químico sintético y consultor independiente con sede en Dixon, California. Cuando se trata de los usos de las tierras raras, dice: "La lista sigue y sigue".

Las tierras raras tienden a ser maleables (fáciles de deformar). Estos metales también tienen altos puntos de fusión y ebullición. Pero su poder secreto reside en sus electrones.

Todos los átomos tienen un núcleo rodeado de electrones. Esos pequeños electrones habitan en zonas llamadas orbitales. Los electrones en los orbitales más alejados del núcleo se conocen como electrones de valencia. Participan en reacciones químicas y forman enlaces que unen los átomos.

La mayoría de los lantánidos poseen otro conjunto importante de electrones. Estos "electrones f" habitan en una zona de Ricitos de Oro. Está ubicado cerca de los electrones de valencia pero un poco más cerca del núcleo. “Son estos electrones f los responsables de las propiedades magnéticas y luminiscentes de los elementos de tierras raras”, afirma Ana de Bettencourt-Dias. Es química inorgánica de la Universidad de Nevada, Reno.

Cuando se estimulan, los metales de tierras raras irradian luz. El truco consiste en hacerles cosquillas a sus electrones f, dice de Bettencourt-Dias. Una fuente de energía como un rayo láser puede sacudir un electrón f en un elemento de tierras raras. La energía impulsa al electrón a un estado excitado. Más tarde, volverá a su estado inicial (o fundamental). Mientras lo hacen, estos electrones f emiten luz.

El grupo de 17 elementos (resaltados en azul en esta tabla periódica) se conocen como tierras raras. Un subconjunto de ellos, conocido como lantánidos (lutecio, Lu, más la fila que comienza con lantano, La), aparecen en una sola fila. Los elementos de tierras raras tienen una subcapa de electrones (llamada electrones f) que confieren a estos metales propiedades magnéticas y luminiscentes.

Después de ser excitada, cada tierra rara emite de manera confiable longitudes de onda (colores) de luz precisas, señala de Bettencourt-Dias. Esto permite a los ingenieros ajustar cuidadosamente la radiación electromagnética (luz) en muchos dispositivos electrónicos. El terbio, por ejemplo, emite luz en una longitud de onda de unos 545 nanómetros. Eso lo hace bueno para crear fósforos que brillan de color verde en las pantallas utilizadas en televisores, computadoras y teléfonos inteligentes. El europio, que tiene dos formas comunes, se utiliza para producir fósforo rojo y azul. Estos fósforos pueden pintar pantallas con la mayoría de los tonos del arco iris.

Las tierras raras también irradian una útil luz invisible. El itrio es un ingrediente clave en los cristales de itrio-aluminio-granate, o YAG. Forman el núcleo de muchos láseres de alta potencia. Los ingenieros sintonizan las longitudes de onda de estos láseres uniendo cristales de YAG con otra tierra rara. El más popular: un láser YAG con neodimio. Se utilizan para una amplia gama de cosas, desde cortar acero y eliminar tatuajes hasta medir distancias con láser. Y los rayos láser de erbio-YAG son una buena opción para determinadas cirugías. No cortarán demasiado profundamente porque el agua de nuestros tejidos absorbe fácilmente su luz.

Más allá de los láseres, el lantano es crucial para fabricar el vidrio que absorbe los infrarrojos en las gafas de visión nocturna. "Y el erbio impulsa nuestra Internet", dice Tian Zhong. Es ingeniero molecular de la Universidad de Chicago en Illinois. Gran parte de nuestros datos digitales viajan a través de fibras ópticas en forma de luz. Por lo general, tiene una longitud de onda de aproximadamente 1.550 nanómetros, la misma que emite el erbio. Las señales de los cables de fibra óptica se atenúan a medida que se alejan de su fuente. Debido a que esos cables pueden extenderse miles de kilómetros a través del fondo marino, se agrega erbio a las fibras para potenciar sus señales.

En 1945, los científicos construyeron la primera computadora digital programable de uso general del mundo. Su nombre formal era ENIAC. Pero los científicos rápidamente lo apodaron "cerebro gigante". Y eso fue apropiado. Pesaba más que cuatro elefantes y cubría un área de aproximadamente dos tercios del tamaño de una cancha de tenis.

Menos de 80 años después, nuestros teléfonos inteligentes cuentan con mucha más potencia informática que la que jamás tuvo ENIAC. La sociedad debe esta reducción de la tecnología electrónica en gran parte al excepcional poder magnético de las tierras raras. Y esos electrones f son la razón.

Las tierras raras tienen muchos orbitales de electrones, pero los electrones f habitan en un grupo específico (o subcapa) de siete orbitales. Cada orbital puede albergar hasta dos electrones. Pero la mayoría de las tierras raras contienen múltiples orbitales en esta subcapa con un solo electrón.

Los átomos de neodimio, por ejemplo, poseen cuatro de estos átomos solitarios. El disprosio y el samario son dos tierras raras con cinco electrones solitarios. Fundamentalmente, esos electrones desapareados tienden a apuntar (o girar) en la misma dirección, dice Boyd. "Eso es lo que crea los polos norte y sur que clásicamente entendemos como magnetismo".

Estos electrones f solitarios revolotean detrás de una capa de electrones de valencia. Eso protege de alguna manera sus giros sincronizados del calor y otras fuerzas desmagnetizantes. Y eso hace que estos metales sean excelentes para construir imanes permanentes, afirma Zhong.

Los campos magnéticos de los imanes permanentes, como los que sostienen los cuadros de la puerta de un frigorífico, surgen de la estructura atómica de los imanes. (Los electroimanes, por el contrario, necesitan una corriente eléctrica. Apáguela y el magnetismo también se apagará).

Pero incluso con su blindaje, los imanes de tierras raras tienen límites. El neodimio puro, por ejemplo, se corroe y fractura fácilmente. Su atracción magnética también comienza a perder fuerza por encima de los 80° Celsius (176° Fahrenheit). Por eso los fabricantes suelen fabricar aleaciones de tierras raras con otros metales. Esto hace que esos imanes sean más resistentes que si hubieran estado hechos únicamente de tierras raras, dice Durga Paudyal. Es físico teórico en el Laboratorio Nacional Ames en Iowa.

Este enfoque de aleación funciona bien, añade, porque algunas tierras raras pueden orquestar los campos magnéticos de otros metales. Así como los dados ponderados caerán preferentemente en un lado, algunas tierras raras (como el neodimio y el samario) exhiben un magnetismo más fuerte en ciertas direcciones. Esto se debe a que los orbitales de sus subcapas 4f están llenos de manera desigual. Esta direccionalidad se puede utilizar para coordinar los campos en otros metales, como el hierro o el cobalto. El resultado: imanes robustos y extremadamente potentes.

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Los imanes de aleación más potentes son los NIB, una mezcla de neodimio, hierro y boro. Un imán NIB de 3 kilogramos (6,6 libras) puede levantar objetos más de 100 veces su peso. Más del 95 por ciento de los imanes permanentes del mundo están hechos de esta aleación de tierras raras. Estos son los imanes que generan vibraciones en los teléfonos inteligentes y producen sonidos en audífonos y audífonos. Permiten la lectura y escritura de datos en unidades de disco duro. También crean los campos magnéticos utilizados en las máquinas de resonancia magnética.

Agregar un poco de disprosio a estos imanes puede aumentar su resistencia al calor. Ahora se convierten en una buena opción para los rotores que giran en los interiores calientes de los motores que impulsan muchos vehículos eléctricos.

Desarrollada en la década de 1960, una aleación de samario y cobalto se utilizó en los primeros imanes populares de tierras raras. Aunque ligeramente más débiles que los imanes NIB, los de samario-cobalto tienen una resistencia superior al calor y la corrosión. Eso los hace ideales para su uso en motores de alta velocidad, generadores, sensores de velocidad en automóviles y aviones, y en las partes móviles de algunos misiles buscadores de calor. Los imanes de samario-cobalto también forman el corazón de los dispositivos utilizados para amplificar las señales emitidas por la mayoría de los sistemas de radar y satélites de comunicaciones. Algunos de estos amplificadores de señal basados ​​en tierras raras están transmitiendo datos desde la nave espacial Voyager 1. Lanzada en septiembre de 1977, esa nave es el objeto más distante creado por el hombre: ya está a más de 23 mil millones de kilómetros (14 mil millones de millas) de distancia.

Los imanes de tierras raras, potentes y fiables, también son el núcleo de muchas tecnologías ecológicas. Están en los motores, transmisiones, direcciones asistidas y muchas otras piezas utilizadas en los coches eléctricos. El uso por parte de Tesla de imanes de aleación de neodimio en sus automóviles Modelo 3 de mayor alcance ha generado preocupaciones de que a los fabricantes de imanes pronto les resulte difícil conseguir suficiente neodimio (que se extrae principalmente en China).

Los imanes de tierras raras también sustituyen a las cajas de engranajes en muchas turbinas eólicas marinas. Ayudan a aumentar la eficiencia de las turbinas y reducir su necesidad de mantenimiento. Y en agosto, los ingenieros chinos presentaron "Rainbow". Es la primera línea de tren del mundo levitada magnéticamente que utiliza tierras raras. Sus imanes permiten que los trenes floten sobre sus vías sin consumir electricidad.

Las tierras raras podrían incluso hacer avanzar pronto la computación cuántica. Las computadoras convencionales almacenan y registran datos como bits binarios: ceros y unos. En cambio, las computadoras cuánticas utilizan bits cuánticos. También llamados qubits, pueden ocupar dos estados de datos a la vez. Los cristales que contienen tierras raras son buenos qubits, afirma Zhong, porque sus electrones f protegidos pueden almacenar datos cuánticos durante largos períodos de tiempo. Algún día, los científicos podrían incluso manipular las propiedades de emisión de luz de los qubits de tierras raras para compartir información entre computadoras cuánticas. Podría dar origen a una Internet cuántica, afirma Zhong.

Es demasiado pronto para predecir exactamente cómo los metales de tierras raras impulsarán la expansión de todas estas tecnologías emergentes. Pero probablemente sea seguro decir: es mejor que las tierras raras no sean demasiado raras, porque vamos a necesitar muchas de ellas.

aleación: Mezcla de un metal y uno o más elementos (metálicos o no metálicos) en la que los elementos individuales están completamente mezclados a nivel microscópico.

átomo : La unidad básica de un elemento químico. Los átomos están formados por un núcleo denso que contiene protones cargados positivamente y neutrones sin carga. El núcleo está orbitado por una nube de electrones cargados negativamente.

número atómico: El número de protones en un núcleo atómico, que determina el tipo de átomo y cómo se comporta.

billete de banco : Término para el papel moneda plegable (algunos países ahora pueden usar plástico). Los billetes, a veces llamados billetes, como en el caso del “billete de 20 dólares”, vienen en diferentes denominaciones y pueden variar según el color o el tamaño. Los billetes estadounidenses a menudo se denominan “billetes verdes” debido a su color predominantemente verde.

binario : Algo que tiene dos partes integrales. (en matemáticas e informática) Un sistema numérico donde los valores se representan mediante dos símbolos 1 (activado) o 0 (apagado).

poco : (en informática) El término es la abreviatura de dígito binario. Tiene un valor de 0 o 1.

vínculo : (en química) Una unión semipermanente entre átomos, o grupos de átomos, en una molécula. Está formado por una fuerza de atracción entre los átomos participantes. Una vez unidos, los átomos funcionarán como una unidad. Para separar los átomos componentes, se debe suministrar energía a la molécula en forma de calor o algún otro tipo de radiación.

boro: Elemento químico que tiene número atómico 5. Su símbolo científico es B.

Catalizador : (v. catalizar) Sustancia que ayuda a que una reacción química avance más rápido. Los ejemplos incluyen enzimas y elementos como el platino y el iridio.

reacción química: Proceso que implica la reordenación de las moléculas o la estructura de una sustancia, en lugar de un cambio en su forma física (como de sólido a gas).

consultor : Alguien que realiza un trabajo como experto externo, generalmente para una empresa o industria. Los consultores “independientes” suelen trabajar solos, como personas que firman un contrato para compartir su asesoramiento experto o sus habilidades analíticas durante un breve período con una empresa u otra organización.

centro: Algo, generalmente de forma redonda, en el centro de un objeto.

corroer: (n. corrosión) Un proceso químico que debilita o destruye materiales normalmente robustos, como metales o rocas.

cosmos: (adj. cósmico) Término que se refiere al universo y todo lo que hay dentro de él.

petróleo crudo: Petróleo en la forma en que sale del suelo.

digital: (en informática e ingeniería) Adjetivo que indica que algo se ha desarrollado numéricamente en una computadora o en algún otro dispositivo electrónico, basado en un sistema binario (donde todos los números se muestran usando una serie de solo ceros y unos).

corriente eléctrica: Un flujo de carga eléctrica (electricidad) generalmente proveniente del movimiento de partículas cargadas negativamente, llamadas electrones.

electricidad: Un flujo de carga, generalmente proveniente del movimiento de partículas cargadas negativamente, llamadas electrones.

radiación electromagnética : Energía que viaja como onda, incluidas las formas de luz. La radiación electromagnética normalmente se clasifica por su longitud de onda. El espectro de la radiación electromagnética abarca desde ondas de radio hasta rayos gamma. También incluye microondas y luz visible.

electrón : Partícula cargada negativamente, que generalmente se encuentra orbitando las regiones exteriores de un átomo; también, el portador de electricidad dentro de los sólidos.

electrónica: Dispositivos que funcionan con electricidad pero cuyas propiedades están controladas por semiconductores u otros circuitos que canalizan o controlan el movimiento de cargas eléctricas.

elemento : Un componente básico de una estructura más grande. (en química) Cada una de las más de cien sustancias para las cuales la unidad más pequeña de cada una es un solo átomo. Los ejemplos incluyen hidrógeno, oxígeno, carbono, litio y uranio.

ingeniero : Persona que utiliza las ciencias y las matemáticas para resolver problemas. Como verbo, diseñar significa diseñar un dispositivo, material o proceso que resolverá algún problema o necesidad insatisfecha.

europio : Un elemento químico raro que aparece como un metal plateado cuando es puro. Se encuentra en algunos minerales y puede utilizarse para rastrear el origen de granos minerales transportados a largas distancias por el agua o el viento.

electrones f : Estos son los electrones (hasta 14) que pueden vivir en la capa de átomos más grandes. Hay siete orbitales en esta capa "f". Cada uno de esos orbitales es capaz de albergar hasta dos electrones.

fibra: Algo cuya forma se asemeja a un hilo o filamento.

ficción: (adj. ficticio) Una idea o una historia inventada, no una descripción de eventos reales.

campo: (en física) Una región en el espacio donde operan ciertos efectos físicos, como el magnetismo (creado por un campo magnético), la gravedad (por un campo gravitacional), la masa (por un campo de Higgs) o la electricidad (por un campo eléctrico).

fluorescer : (adj. fluorescente) El proceso de absorber luz de una longitud de onda (color) y reemitirla como una longitud de onda diferente. Esa luz reemitida se conoce como fluorescencia.

fuerza: Alguna influencia externa que puede cambiar el movimiento de un cuerpo, mantener los cuerpos cerca unos de otros o producir movimiento o tensión en un cuerpo estacionario.

fractura : (sustantivo) Un descanso. (verbo) Romper algo e provocar grietas o división de algo.

generador: Dispositivo utilizado para convertir energía mecánica en energía eléctrica.

Zona Ricitos de Oro: Término que los científicos pueden utilizar para describir un rango estrecho dentro de un continuo que es “perfecto” para que suceda algo.

verde: (en química y ciencias ambientales) Un adjetivo para describir productos y procesos que representarán poco o ningún daño a los seres vivos o al medio ambiente.

anfitrión : (v.) El acto de proporcionar un hogar o entorno para algo. Un sitio web, por ejemplo, podría albergar fotografías, noticias u otro tipo de información.

intergaláctico: Adjetivo que describe alguna posición entre galaxias.

Internet : Una red de comunicaciones electrónicas. Permite que computadoras de cualquier parte del mundo se conecten a otras redes para buscar información, descargar archivos y compartir datos (incluidas imágenes).

hierro : Elemento metálico común dentro de los minerales de la corteza terrestre y de su núcleo caliente. Este metal también se encuentra en el polvo cósmico y en muchos meteoritos.

lantánidos : Una serie de 15 metales, todos ellos radiactivos —y por tanto tóxicos. Suelen mostrarse debajo de las siete filas superiores de una tabla periódica de elementos convencional. Tienen números atómicos que van del 57 (lantano) al 71 (lutecio). Los actínidos se aislaron por primera vez de la gadolinita, un mineral encontrado en Ytterby, Suecia, en 1787. El nombre de esa ciudad dio lugar al nombre de iterbio (número atómico 70), para uno de los elementos finalmente aislados de la gadolinita. Al igual que los actínidos, los elementos lantánidos se conocen como metales de tierras raras.

láser : Dispositivo que genera un intenso haz de luz coherente de un solo color. Los láseres se utilizan para perforar y cortar, alinear y guiar, en el almacenamiento de datos y en cirugía.

luminiscencia : El brillo producido por un proceso químico a temperaturas relativamente bajas. Algunos animales son capaces de luminiscer, basándose en reacciones químicas dentro de sus cuerpos.

imán: Material que normalmente contiene hierro y cuyos átomos están dispuestos de manera que atraen a ciertos metales.

campo magnético: Área de influencia creada por ciertos materiales, llamados imanes, o por el movimiento de cargas eléctricas.

magnetismo: La influencia o fuerza de atracción creada por ciertos materiales, llamados imanes, o por el movimiento de cargas eléctricas.

maleable : Algo cuya forma se puede alterar, generalmente martillando o deformando con presión. (en ciencias sociales) Actitudes o comportamientos que pueden cambiarse con presión social o lógica.

metal: Algo que conduce bien la electricidad, tiende a ser brillante (reflectante) y maleable (lo que significa que se puede remodelar con calor y sin demasiada fuerza o presión).

modelo : Una simulación de un evento del mundo real (generalmente usando una computadora) que se ha desarrollado para predecir uno o más resultados probables. O un individuo que debe mostrar cómo algo funcionaría o se vería en los demás.

motor : Dispositivo que convierte la electricidad en movimiento mecánico. (en biología) Término que se refiere al movimiento.

resonancia magnética : Abreviatura de imágenes por resonancia magnética. Es una técnica de imágenes para visualizar órganos internos blandos, como el cerebro, los músculos, el corazón y los tumores cancerosos. La resonancia magnética utiliza fuertes campos magnéticos para registrar la actividad de átomos individuales.

nanómetro : Una milmillonésima de metro. Es una unidad tan pequeña que los investigadores la utilizan como criterio para medir longitudes de onda de la luz o distancias dentro de las moléculas. En perspectiva, un cabello humano promedio tiene unos 60.000 nanómetros de ancho.

navegar: Encontrar el camino a través de un paisaje utilizando señales visuales, información sensorial (como olores), información magnética (como una brújula interna) u otras técnicas.

neodimio : Elemento químico que aparece como un metal blando y plateado cuando está puro. Se encuentra en algunos minerales y puede usarse para rastrear la fuente de granos minerales transportados a largas distancias por el agua o el viento. Su símbolo científico es Nd.

neutrón : Partícula subatómica que no lleva carga eléctrica y que es una de las piezas básicas de la materia. Los neutrones pertenecen a la familia de partículas conocidas como hadrones.

núcleo : El plural es núcleos. (en biología) Una estructura densa presente en muchas células. El núcleo, que suele ser una única estructura redondeada encerrada dentro de una membrana, contiene información genética. (en astronomía) El cuerpo rocoso de un cometa, que a veces lleva una capa de hielo o gases congelados. (en física) El núcleo central de un átomo, que contiene la mayor parte de su masa.

fibra óptica: Una larga hebra de vidrio o alguna otra fibra que se utiliza para transmitir señales luminosas (como las que se utilizan para enviar señales de teléfono, televisión y otras comunicaciones).

orbital : Adjetivo para algo relacionado con las órbitas. (en química y física subatómica) Los patrones de electrones (y su densidad) que se forman dentro de un átomo o molécula.

mineral: Roca o mineral formado naturalmente que contiene un metal que puede extraerse para algún uso nuevo.

fósforo : Una sustancia química sintética que brilla cuando es excitada por electrones. Por lo general, se utiliza (a menudo en combinación con otros) para recubrir LED, lámparas fluorescentes o tubos de rayos catódicos para producir el color de luz deseado.

físico: Científico que estudia la naturaleza y las propiedades de la materia y la energía.

polos: (en física e ingeniería eléctrica) Los extremos de un imán.

programable: Dispositivo o sistema que contiene una computadora, que permite que las funciones cambien de una manera prescrita, generalmente según lo determine el usuario o el fabricante.

cuántico: (pl. cuantos) Término que se refiere a la cantidad más pequeña de cualquier cosa, especialmente de energía o masa subatómica.

Radar : Un sistema para calcular la posición, distancia u otra característica importante de un objeto distante. Funciona enviando ondas de radio periódicas que rebotan en el objeto y luego midiendo cuánto tiempo tarda esa señal rebotada en regresar. El radar puede detectar objetos en movimiento, como aviones. También se puede utilizar para mapear la forma de la tierra, incluso la tierra cubierta por hielo.

irradiar : (en física) Emitir energía en forma de ondas. (norte.radiación)

rango : La extensión o distribución total de algo. Por ejemplo, el área de distribución de una planta o un animal es el área en la que existe naturalmente.

tierras extrañas: (en ciencias de la Tierra) Estos son un grupo de elementos metálicos que tienden a ser blandos, flexibles y químicamente reactivos.

resiliente : (n. resiliencia) Ser capaz de recuperarse con bastante rapidez de obstáculos o condiciones difíciles. (en materiales) La capacidad de algo para retroceder o recuperar su forma original después de doblar o contorsionar el material.

resistencia: (en física) Algo que impide que un material físico (como un bloque de madera, un flujo de agua o aire) se mueva libremente, generalmente porque proporciona fricción para impedir su movimiento.

satélite: Una luna que orbita un planeta o un vehículo u otro objeto fabricado que orbita algún cuerpo celeste en el espacio.

sensor : Dispositivo que recoge información sobre condiciones físicas o químicas (como temperatura, presión barométrica, salinidad, humedad, pH, intensidad de luz o radiación) y almacena o transmite esa información. Los científicos e ingenieros a menudo dependen de sensores para informarles sobre las condiciones que pueden cambiar con el tiempo o que existen lejos de donde un investigador puede medirlas directamente.

caparazón: (en física) Las trayectorias orbitales que toman los electrones alrededor del núcleo de un átomo.

teléfono inteligente: Un teléfono celular (o móvil) que puede realizar una serie de funciones, incluida la búsqueda de información en Internet.

sociedad: Un grupo integrado de personas o animales que generalmente cooperan y se apoyan mutuamente para el bien de todos.

onda de sonido : Onda que transmite sonido. Las ondas sonoras tienen franjas alternas de alta y baja presión.

sintético : Adjetivo que describe algo que no surgió de forma natural, sino que fue creado por personas. Se han desarrollado muchos materiales sintéticos para sustituir a los materiales naturales, como el caucho sintético, el diamante sintético o una hormona sintética. Algunos incluso pueden tener una composición química y una estructura idénticas a las originales.

sistema : Una red de partes que juntas trabajan para lograr alguna función. Por ejemplo, la sangre, los vasos y el corazón son componentes primarios del sistema circulatorio del cuerpo humano. De manera similar, los trenes, andenes, vías, señales viales y pasos elevados se encuentran entre los componentes potenciales del sistema ferroviario de una nación. El sistema puede incluso aplicarse a los procesos o ideas que forman parte de algún método o conjunto ordenado de procedimientos para realizar una tarea.

tecnología: La aplicación del conocimiento científico con fines prácticos, especialmente en la industria, o los dispositivos, procesos y sistemas que resultan de esos esfuerzos.

teórico : Adjetivo para un análisis o evaluación de algo que se basa en un conocimiento preexistente de cómo se comportan las cosas. No se basa en ensayos experimentales. La investigación teórica tiende a utilizar las matemáticas (generalmente realizadas por computadoras) para predecir cómo o qué ocurrirá en una serie específica de condiciones. Entonces serán necesarias pruebas experimentales u observaciones de sistemas naturales para confirmar lo que se había predicho.

tejido : Formado por células, es cualquiera de los distintos tipos de materiales que componen los animales, las plantas o los hongos. Las células dentro de un tejido funcionan como una unidad para realizar una función particular en los organismos vivos. Los diferentes órganos del cuerpo humano, por ejemplo, a menudo están formados por muchos tipos diferentes de tejidos.

valencia : (en química y física) Los electrones de un átomo que participan en el enlace químico. Los electrones de valencia suelen ser los electrones más externos (los que orbitan más lejos del núcleo).

luz visible : Un tipo de radiación electromagnética con longitudes de onda que oscilan entre 380 nanómetros (violeta) y 740 nanómetros (rojo). La luz visible tiene longitudes de onda más cortas que la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio, pero más largas que la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.

ola: Perturbación o variación que viaja a través del espacio y la materia de forma regular y oscilante.

longitud de onda : La distancia entre un pico y el siguiente en una serie de ondas, o la distancia entre un valle y el siguiente. También es uno de los “criterios” utilizados para medir la radiación. La luz visible, que, como toda radiación electromagnética, viaja en ondas, incluye longitudes de onda entre aproximadamente 380 nanómetros (violeta) y aproximadamente 740 nanómetros (rojo). La radiación con longitudes de onda más cortas que la luz visible incluye los rayos gamma, los rayos X y la luz ultravioleta. La radiación de longitud de onda más larga incluye luz infrarroja, microondas y ondas de radio.

turbina eólica: Un dispositivo impulsado por viento, similar al tipo utilizado para moler granos (molinos de viento) hace mucho tiempo, utilizado para generar electricidad.

Diario:​​​ H. Brunckova et al. Propiedades de luminiscencia de películas delgadas de niobato y tantalato de neodimio, samario y europio. Luminiscencia. vol. 37, abril de 2022, pág. 642. doi: 10.1002/bio.4205.

Diario:​ V. Balaram. Elementos de tierras raras: una revisión de aplicaciones, ocurrencia, exploración, análisis, reciclaje e impacto ambiental. Fronteras de la geociencia. vol. 10, julio de 2019, pág. 1285. doi: 10.1016/j.gsf.2018.12.005.

Capítulo del libro:​ LU Khan y ZU Khan. Luminiscencia de tierras raras: espectroscopia electrónica y aplicaciones. En: Manual de caracterización de materiales. Springer, Cham. 19 de septiembre de 2018, pág. 345.doi: 10.1007/978-3-319-92955-2_10.

Diario:​ K. Binnemans y col. Las tierras raras y el problema del equilibrio: ¿Cómo afrontar los mercados cambiantes? Revista de Metalurgia Sostenible. vol. 4, 9 de febrero de 2018, pág. 126. doi: 10.1007/s40831-018-0162-8.

Diario:​ R. Skomski y DJ Sellmyer. Anisotropía de imanes de tierras raras. Revista de tierras raras. vol. 27 de agosto de 2009, pág. 675. doi: 10.1016/S1002-0721(08)60314-2.

Diario:​ JF Suyver y A. Meijerink. El europio salvaguarda el euro. Chemisch2Weekblad. vol. 98-4, 16 de febrero de 2002, pág. 12.

Nikk Ogasa es redactor especializado en ciencias físicas para Science News. Tiene una maestría en geología de la Universidad McGill y una maestría en comunicación científica de la Universidad de California, Santa Cruz.

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