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

Nov 17, 2023

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 tales sistemas se basan en metales de tierras raras. Seis ferrocarriles ofrecen actualmente un servicio de levitación magnética de baja energía y alta velocidad.

Christian Petersen-Clausen/Momento abierto/Getty Images Plus

Por Nikk Ogasa

4 mayo 2023 a las 6:30 am

El primer volumen de la serie Dune de Frank Herbert debutó en 1965. La extracción de una sustancia natural preciosa llamada mezcla de especias fue un tema central en esa épica saga espacial. Esta especia otorgaba a las personas 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. Llamados tierras raras, estos 17 elementos 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 en 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 de tierras raras puede servir como catalizador para procesar el petróleo crudo en una gran cantidad de productos útiles. Los reactores nucleares dependen de otro: el gadolinio. Captura neutrones para controlar la producción de energía por el combustible de un reactor.

Pero las capacidades más destacadas de las tierras raras son su luminiscencia y magnetismo. Por ejemplo, dependemos de las tierras raras para colorear las pantallas de nuestros teléfonos inteligentes. Emiten fluorescencia para indicar que los billetes en euros son auténticos. Transmiten señales a través de cables de fibra óptica a lo largo del lecho marino. También ayudan a construir algunos de los imanes más fuertes y confiables del mundo. Estos metales generan ondas de sonido en sus auriculares y potencian los datos digitales a través del espacio.

Más recientemente, las tierras raras han estado impulsando el crecimiento de las tecnologías ecológicas, como la energía eólica y los vehículos eléctricos. Incluso pueden dar lugar a nuevas piezas utilizadas en las computadoras cuánticas.

"Están en todas partes", dice Stephen Boyd de 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 diminutos electrones habitan 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 entre sí.

La mayoría de los lantánidos poseen otro conjunto importante de electrones. Estos "electrones f" habitan en una zona Goldilocks. Se encuentra 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", dice Ana de Bettencourt-Dias. Es química inorgánica en 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) aparece en una sola fila. Los elementos de tierras raras tienen una subcapa de electrones (llamados electrones f) que dan a estos metales propiedades magnéticas y luminiscentes.

Después de ser excitada, cada tierra rara emite de manera confiable longitudes de onda precisas (colores) de luz, señala de Bettencourt-Dias. Esto permite a los ingenieros ajustar cuidadosamente la radiación electromagnética (luz) en muchos dispositivos electrónicos. Terbium, por ejemplo, emite luz a una longitud de onda de unos 545 nanómetros. Eso lo hace bueno para crear fósforos que brillan intensamente en las pantallas que se usan en televisores, computadoras y teléfonos inteligentes. El europio, que tiene dos formas comunes, se usa para fabricar fósforos rojos y azules. Dichos fósforos pueden pintar pantallas con la mayoría de los tonos del arcoíris.

Las tierras raras también irradian luz invisible útil. 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 entrelazando cristales YAG con otra tierra rara. El más popular: un láser YAG con cordones de neodimio. Estos se utilizan para una amplia gama de cosas, desde cortar acero y eliminar tatuajes hasta encontrar el rango de láser. Y los rayos láser de erbio-YAG son una buena opción para ciertas cirugías. No cortarán demasiado profundo porque su luz es fácilmente absorbida por el agua en nuestros tejidos.

Más allá de los láseres, el lantano es crucial para fabricar el vidrio absorbente de infrarrojos en las gafas de visión nocturna. "Y el erbio impulsa nuestro internet", dice Tian Zhong. Es ingeniero molecular en 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 1550 nanómetros, la misma que emite el erbio. Las señales en los cables de fibra óptica se atenúan a medida que se alejan de su fuente. Debido a que esos cables pueden extenderse por miles de kilómetros a través del lecho marino, se agrega erbio a las fibras para aumentar 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 el "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 mucho más poder de cómputo que el 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 por la cual.

Las tierras raras tienen muchos orbitales de electrones, pero los electrones f habitan en un grupo específico, o subnivel, 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 solitarios. El disprosio y el samario son dos tierras raras con cinco electrones solitarios. De manera crucial, 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 un poco sus giros sincronizados del calor y otras fuerzas desmagnetizadoras. Y eso hace que estos metales sean excelentes para construir imanes permanentes, dice Zhong.

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

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

Este enfoque de aleación funciona bien, agrega, porque algunas tierras raras pueden orquestar los campos magnéticos de otros metales. Así como los dados pesados ​​​​caerán preferentemente en un lado, algunas tierras raras, como el neodimio y el samario, exhiben un magnetismo más fuerte en ciertas direcciones. Es porque los orbitales en 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 de 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 auriculares 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 convirtió en los primeros imanes populares de tierras raras. Aunque un poco más débiles que los imanes NIB, los de samario-cobalto tienen una resistencia superior al calor y la corrosión. Eso los hace excelentes para usar 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 aumentar 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 transmiten datos desde la nave espacial Voyager 1. Lanzada en septiembre de 1977, esa nave es el objeto hecho por humanos más distante, ya a más de 23 mil millones de kilómetros (14 mil millones de millas) de distancia.

Los imanes de tierras raras, fuertes y confiables, también están en el corazón de muchas tecnologías ecológicas. Están en los motores, transmisiones, dirección asistida y muchas otras partes que se usan en los autos eléctricos. El uso de imanes de aleación de neodimio por parte de Tesla en sus autos Model 3 de mayor alcance ha generado preocupaciones de que a los fabricantes de imanes pronto les resulte difícil obtener suficiente neodimio (que se extrae principalmente en China).

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

Las tierras raras pueden incluso avanzar pronto en la computación cuántica. Las computadoras convencionales almacenan y registran datos como bits binarios: 0 y 1. En cambio, las computadoras cuánticas usan bits cuánticos. También llamados qubits, pueden ocupar dos estados de datos a la vez. Los cristales que contienen tierras raras son buenos qubits, dice Zhong, porque sus electrones f protegidos pueden almacenar datos cuánticos durante largos períodos de tiempo. Un 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 a luz a un internet cuántico, dice 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: Una mezcla de un metal y uno o más elementos (metálicos o no metálicos) en la que los elementos individuales se mezclan completamente a nivel microscópico.

átomo : La unidad básica de un elemento químico. Los átomos están formados por un núcleo denso que contiene protones con carga positiva 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 : Un término para el papel moneda plegable (algunas naciones ahora pueden usar plástico). Los billetes, a veces llamados billetes, como en un "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 usando dos símbolos 1 (encendido) 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: El elemento químico que tiene el 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: Un proceso que implica el reordenamiento de las moléculas o la estructura de una sustancia, a diferencia de un cambio en la forma física (como de un sólido a un gas).

consultor : Alguien que realiza un trabajo como experto externo, generalmente para una empresa o industria. Los consultores "independientes" a menudo trabajan solos, como individuos que firman un contrato para compartir sus consejos de expertos o habilidades analíticas por un corto tiempo con una empresa u otra organización.

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

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

cosmos: (adj. cósmico) Un término que se refiere al universo y todo lo que contiene.

petróleo crudo: Petróleo en la forma en que sale de la tierra.

digital: (en informática e ingeniería) Un 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 del movimiento de partículas cargadas negativamente, llamadas electrones.

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

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

electrón : Una partícula cargada negativamente, que normalmente 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 bloque de construcción de una estructura más grande. (en química) Cada una de 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 : Una persona que usa las ciencias y las matemáticas para resolver problemas. Como verbo, ingeniar 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 se puede utilizar para rastrear el origen de los granos minerales transportados a largas distancias por el agua o el viento.

f-electrones : 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 puede 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 representación de hechos 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).

fluorescente : (adj. fluorescente) El proceso de absorción de luz de una longitud de onda (color) y reemisión 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 inducir grietas o una división de algo.

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

zona de Ricitos de oro: Un término que los científicos pueden usar 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 supondrán poco o ningún daño a los seres vivos o al medio ambiente.

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

intergaláctico: Un adjetivo que describe alguna posición entre galaxias.

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

hierro : Un elemento metálico que es común dentro de los minerales en la corteza terrestre y en 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. Tienden a mostrarse debajo de las siete filas superiores en una tabla periódica convencional de los elementos. 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 haz intenso de luz coherente de un solo color. Los láseres se utilizan en perforación y corte, alineación y guía, en almacenamiento de datos y en cirugía.

luminiscencia : El brillo producido por un proceso químico a temperaturas relativamente bajas. Algunos animales pueden emitir luminiscencia, en base a reacciones químicas dentro de sus cuerpos.

imán: Un material que generalmente contiene hierro y cuyos átomos están dispuestos de manera que atraen ciertos metales.

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

magnetismo: La influencia atractiva, o fuerza, 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 se pueden cambiar con la presión social o la lógica.

metal: Algo que conduce bien la electricidad, tiende a ser brillante (reflectante) y es 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 (usualmente usando una computadora) que ha sido desarrollada para predecir uno o más resultados probables. O un individuo que está destinado a mostrar cómo funcionaría o se vería algo en los demás.

motor : Un dispositivo que convierte la electricidad en movimiento mecánico. (en biología) Un término que se refiere al movimiento.

resonancia magnética : Abreviatura de imagen por resonancia magnética. Es una técnica de imagen 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 los átomos individuales.

nanómetro : La mil millonésima parte de un metro. Es una unidad tan pequeña que los investigadores la utilizan como criterio para medir las longitudes de onda de la luz o las distancias dentro de las moléculas. En perspectiva, un cabello humano promedio tiene alrededor de 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 : Un elemento químico que aparece como un metal plateado suave cuando es puro. Se encuentra en algunos minerales y se puede utilizar para rastrear el origen de los granos minerales transportados a largas distancias por el agua o el viento. Su símbolo científico es Nd.

neutrón : Una 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 : Plural es núcleos. (en biología) Una estructura densa presente en muchas células. Por lo general, una sola estructura redondeada encerrada dentro de una membrana, el núcleo contiene información genética. (en astronomía) El cuerpo rocoso de un cometa, que a veces lleva una chaqueta de hielo o gases congelados. (en física) El núcleo central de un átomo, que contiene la mayor parte de su masa.

fibra óptica: Una hebra larga de vidrio o alguna otra fibra que se usa para transmitir señales de luz (como las que se usan para enviar señales telefónicas, de televisión y otras señales de comunicación).

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: Una roca o mineral formado naturalmente que contiene un metal que se puede extraer para algún nuevo uso.

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

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

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

programable: Un 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. quanta) Un 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 en regresar esa señal rebotada. El radar puede detectar objetos en movimiento, como aviones. También se puede usar 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 total o distribución de algo. Por ejemplo, el rango de una planta o animal es el área sobre la cual 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 bastante rápido de obstáculos o condiciones difíciles. (en materiales) La capacidad de algo para recuperarse o recuperar su forma original después de doblar o contorsionar el material.

resistencia: (en física) Algo que evita 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 : Un 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 confían en los 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) Los caminos 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 unos a otros por el bien de todos.

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

sintético : Un adjetivo que describe algo que no surgió naturalmente, 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 los componentes principales del sistema circulatorio del cuerpo humano. Del mismo modo, los trenes, las plataformas, las vías, las señales viales y los 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 para fines prácticos, especialmente en la industria, o los dispositivos, procesos y sistemas que resultan de esos esfuerzos.

teórico : Un adjetivo para un análisis o evaluación de algo que se basa en el conocimiento preexistente de cómo se comportan las cosas. No se basa en ensayos experimentales. La investigación teórica tiende a usar las matemáticas, generalmente realizadas por computadoras, para predecir cómo o qué ocurrirá para una serie específica de condiciones. Entonces se necesitarán pruebas experimentales u observaciones de los sistemas naturales para confirmar lo que se había predicho.

tejido : Hecho de células, es cualquiera de los distintos tipos de materiales que componen animales, plantas u 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 hechos de muchos tipos diferentes de tejidos.

valencia : (en química y física) Los electrones de un átomo que están involucrados 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: Una perturbación o variación que viaja a través del espacio y la materia de manera 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 una de las "varas de medir" que se utilizan 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 rayos gamma, rayos X y luz ultravioleta. La radiación de longitud de onda más larga incluye luz infrarroja, microondas y ondas de radio.

turbina eólica: Un dispositivo impulsado por el viento, similar al tipo que se usaba para moler granos (molinos de viento) hace mucho tiempo, que se usa 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 de 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 et al. Las tierras raras y el problema del equilibrio: ¿Cómo lidiar con 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, agosto de 2009, pág. 675. doi: 10.1016/S1002-0721(08)60314-2.

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

Nikk Ogasa es un escritor del personal que se enfoca en las 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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