Словно подарок из космоса, тетратенит обладает столь необходимыми свойствами, присущими редкоземельным металлам.
Редкоземельные металлы должны занять центральное место в «зеленой революции», поскольку они обеспечивают высокоэффективные магниты, используемые в возобновляемой инфраструктуре, такой как ветряные турбины, высокотехнологичные приборы и электромобили. Однако добыть эти востребованные материалы не всегда просто. К счастью, выход может быть найден в виде загадочного металла, который обычно получают в космосе.
Несмотря на свое название, редкоземельные металлы не совсем редки, они рассеяны по земной коре в относительно низких концентрациях. Поэтому их добыча может быть сложной, затратной и сопряжена с экологической опасностью.
В настоящее время на рынке доминирует Китай, на долю которого в 2017 году пришлось около 81% всех редкоземельных металлов, добытых в мире. Китай уже взвесил возможность введения запрета на экспорт редкоземельных металлов, что означает неопределенность в отношении будущего их поставок в некоторые регионы.
США и другие регионы мира стремятся составить ему конкуренцию. Например, в Калифорнии находится рудник Mountain Pass — единственное предприятие по добыче и переработке редкоземельных металлов в США. Тем не менее, интерес к альтернативным вариантам растет.
«Месторождения редкоземельных металлов существуют и в других странах, но добыча их крайне затруднена: для получения небольшого количества редкоземельных элементов необходимо добыть огромное количество материала. В связи с экологическими последствиями и сильной зависимостью от Китая возникла острая необходимость в поиске альтернативных материалов, не требующих использования редкоземельных металлов», — заявил в октябре 2022 г. профессор Линдси Грир (Lindsay Greer), сотрудник кафедры материаловедения и металлургии Кембриджского университета.
В том же 2022 году профессор Грир и ее коллеги наткнулись на возможный ответ: тетратенит — железо-никелевый сплав, обладающий многими магнитными свойствами, присущими редкоземельным металлам.
До недавнего времени использование этого космического минерала было сопряжено с серьезными трудностями. Тетратенит встречается в метеоритах, упавших из космоса. Его свойства обусловлены атомной структурой, которая формируется в течение миллионов лет при медленном остывании метеорита — это не совсем тот быстрый и простой минерал, который может спасти положение.
В 1960-х годах ученые смогли создать искусственный тетратенит, облучая нейтронами железо-никелевые сплавы, но эта технология сложна и дорогостояща и не подходит для массового производства.
И вот в 2022 году произошел прорыв. Ученые из Кембриджского университета под руководством профессора Грира нашли удивительно простой способ массового производства тетратенита.
Они работали с железо-никелевыми сплавами и обнаружили, что фосфор — элемент, также встречающийся в метеоритах, — помогает атомам железа и никеля двигаться быстрее. Это позволяет атомам сформироваться в сложную упорядоченную структуру, не дожидаясь миллионов лет. Согласно результатам исследования, правильное сочетание железа, никеля и фосфора ускоряет процесс образования тетратенита на 11-15 порядков.
«Поразительно то, что не требовалось никакой специальной обработки: мы просто расплавили сплав, залили его в форму и получили тетратенит», — сказал Грир. — «Ранее считалось, что тетратенит можно получить только в экстремальных условиях, поскольку в противном случае придется ждать миллионы лет, пока он сформируется. Этот результат полностью меняет наше представление об этом материале».
Остается открытым вопрос о том, можно ли использовать такой процесс для получения тетратенита с теми же магнитными свойствами, которые необходимы для развития инфраструктуры возобновляемых источников энергии. Однако это случайное открытие свидетельствует о том, что решения часто могут появляться неожиданно.
Читайте также: Подо льдом Антарктиды находится огромный металлический объект