نایاب زمینی عناصر، ان کے منفرد الیکٹران شیل ڈھانچے اور غیر معمولی مقناطیسی، نظری، اور برقی خصوصیات کی وجہ سے، عالمی سطح پر مقابلہ کرنے والے اسٹریٹجک وسائل بن گئے ہیں۔ جیسے جیسے تکنیکی انقلاب اور صنعتی تبدیلی کے نئے دور میں تیزی آتی ہے، عالمی سپلائی چین سیکیورٹی کے لیے خطرات نمایاں ہو گئے ہیں، اور بڑی طاقتوں کے وسائل کی حفاظت کی توجہ بلک معدنیات سے اہم معدنیات کی طرف منتقل ہو گئی ہے۔ اس پس منظر میں، نایاب زمینوں کی تزویراتی قدر میں تیزی سے اضافہ ہوا ہے، اور ان کی سٹریٹجک پوزیشن مزید واضح ہو گئی ہے، جس سے وہ بڑی طاقتوں کے درمیان وسائل کی مسابقت اور صنعتی دشمنی کا مرکز بن گئے ہیں۔
Cerium oxide (CeO₂) نسبتاً زیادہ ذخائر اور کم قیمت کے فوائد پیش کرتا ہے، خاص طور پر نمایاں فزیکو کیمیکل خصوصیات کے ساتھ، یہ سب سے زیادہ مطالعہ شدہ اور نمائندہ نادر زمین کے آکسائیڈز میں سے ایک بناتا ہے۔
31 مارچ سے 10 اپریل 2025 تک صرف دس دنوں کے اندر سیریم آکسائیڈ پر تین تحقیقی مقالے یکے بعد دیگرے شائع ہوئے۔JACS, سائنس، اورفطرت، "پاگل سیریم آکسائڈ" کی لہر کو جنم دے رہا ہے۔
عملی پیداواری ایپلی کیشنز میں، نایاب ارتھ پالش کرنے والے پاؤڈر درست پالش کرنے میں اپنی غیر معمولی کارکردگی کے لیے شاندار شہرت سے لطف اندوز ہوتے ہیں، اور "پالش کرنے والے مواد کے بادشاہ" کا خطاب حاصل کرتے ہیں۔ ان نایاب ارتھ پالشنگ پاؤڈرز کا بنیادی جزو CeO₂ ہے، اس لیے انہیں سیریم-بیسڈ ریئر ارتھ پالشنگ پاؤڈر، یا سیریم-بیسڈ پالشنگ پاؤڈرز کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، اور اسے CeO₂ پالش کرنے والے پاؤڈر بھی کہا جا سکتا ہے۔
اس نے بنیادی طور پر درج ذیل چار وجوہات کی بنا پر "بادشاہ" کا خطاب حاصل کیا ہے۔
(1) CeO₂ کرسٹل میں فلورائٹ-قسم کا چہرہ-مرکزی کیوبک جالی کا ڈھانچہ ہوتا ہے، جس میں خلائی گروپ Fm-3m ہوتا ہے۔ فلورائٹ ڈھانچے میں، سیریم آئنز مکعب کے کونوں اور چہروں کے ہندسی مراکز پر واقع ہوتے ہیں، جب کہ آکسیجن آئنز سیریم آئنوں کے ذریعے بننے والے ٹیٹراہیڈرل اور آکٹہیڈرل انٹرسٹیسز کو قریب سے بھرے انداز میں بھرتے ہیں۔
(2) پالش کرنے والے پاؤڈروں کی دیگر اقسام کے مقابلے میں، CeO₂ پالش کرنے میں تیز تر چمکانے کی رفتار، پالش شدہ مصنوعات کی اعلی سطح کی تکمیل، اور زیادہ چپٹا پن پیش کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، CeO₂ کے ساتھ پالش کردہ مصنوعات کی سروس لائف طویل ہوتی ہے۔
(3) CeO₂ کی Mohs سختی تقریباً 7 ہے، جس کا مطلب ہے کہ مکینیکل عمل کے دوران، اس میں نرم مواد کو کاٹنے اور پالش کرنے کے لیے کافی سختی ہوتی ہے، پھر بھی پالش کیے جانے والے ورک پیس کو ضرورت سے زیادہ جسمانی نقصان نہیں پہنچاتا۔
(4) CeO₂ سلیکیٹ شیشے کی طرف اعلی کیمیائی رد عمل ظاہر کرتا ہے، یعنی یہ شیشے کی سطح کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے کیمیکل مکینیکل پالش (CMP) اثر پیدا کر سکتا ہے۔ اس عمل میں جسمانی کھرچنا اور کیمیائی رد عمل دونوں شامل ہوتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ یہ شیشے کی پالش میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔
نایاب ارتھ سیریم آکسائیڈ کے لیے چار "ترکیب کے طریقے"
فی الحال، نایاب زمین سیریم آکسائیڈ کی تیاری کے لیے چار اہم طریقے ہیں:
(1) ہائیڈرو تھرمل ترکیب۔ یہ طریقہ عام طور پر ایک مہر بند ہائی پریشر آٹوکلیو میں کیا جاتا ہے، پانی کے محلول کو میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہوئے۔ سب کریٹیکل یا سپر کریٹیکل حالات میں گرم کرنے سے، سیریم نمک کا پیش خیمہ معدنیات یا سرفیکٹنٹ کی موجودگی میں براہ راست کرسٹلائز ہوتا ہے، جس سے CeO₂ ذرات حاصل ہوتے ہیں۔
(2) کیمیائی ترسیب۔ صنعتی ایپلی کیشنز میں بارش سب سے بنیادی اور سب سے زیادہ استعمال شدہ طریقہ ہے۔ سیریئم نمک کے محلول میں ایک تیز رفتار (جیسے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ، امونیم بائک کاربونیٹ، امونیا واٹر وغیرہ) شامل کرنے سے، ایک ہائیڈرو آکسائیڈ یا کاربونیٹ پیشگی حاصل کیا جاتا ہے، جس کے بعد CeO₂ پیدا کرنے کے لیے کیلکائن کیا جاتا ہے۔
(3) سول-جیل کا طریقہ۔ یہ طریقہ دھاتی نامیاتی مرکبات یا گھلنشیل غیر نامیاتی نمکیات کو پیشگی کے طور پر استعمال کرتا ہے، جو تحلیل ہوتے ہیں اور پھر ایک شفاف سول بنانے کے لیے ہائیڈولیسس اور کنڈینسیشن کے رد عمل سے گزرتے ہیں، جو مزید تین جہتی نیٹ ورک جیل میں تبدیل ہو جاتا ہے، اور آخر میں CeO₂ حاصل کرنے کے لیے کیلکائن کیا جاتا ہے۔
(4) مائکرو ایملشن کا طریقہ۔ یہ طریقہ سرفیکٹنٹس، تیل کے مرحلے، اور ایک آبی مرحلے پر مشتمل ایک مائکرو ایمولشن سسٹم کو بطور "نینو ری ایکٹر" استعمال کرتا ہے، جہاں CeO₂ حاصل کرنے کے لیے نیوکلیشن، کوالیسیسنس، اور حرارت کا علاج ہوتا ہے۔