一项新的研究描述了一种纯化稀土金属的新方法，稀土金属是需要对环境造成破坏的采矿程序的技术的重要组成部分。通过在结晶过程中依靠金属的磁场，研究人员能够有效和选择性地分离稀土金属的混合物。

元素周期表中的118种元素中，有75种是每天携带在超过1亿美国iPhone用户的钱包中的。这些元素中的一些元素很丰富，例如计算机芯片中的硅或外壳中的铝，但是很难获得清晰显示和清晰声音所需的某些金属。十七种被称为稀土金属的元素是许多技术的关键组成部分，但在浓缩矿床中却找不到，而且由于它们分散性更强，因此需要有毒且对环境有害的程序来提取。

为了开发出更好的方法来回收这些金属，Eric Sc​​helter实验室的新研究描述了一种借助磁场分离稀土金属混合物的新方法。该方法发表在Angewandte Chemie国际版上，其分离性能提高了一倍，是朝着更清洁，更循环的稀土金属经济发展的起点。

分离元素混合物的标准方法是进行化学反应，使其中一种元素发生相变，例如从液体变为固体，这允许使用物理方法(如过滤)分离元素。这种方法用于分离稀土金属。将混合物放入酸溶液中，然后根据金属的化学性质，有机化合物和各个金属离子以不同的速率缓慢移出酸性相并进入有机相。

困难的是，稀土金属之间的许多化学性质(例如溶解度或它们与其他元素的反应方式)非常相似。缺乏强烈的化学差异意味着分离稀土金属既费时又耗能，还会产生大量的酸废。Schelter说：“当您执行10,000次后，效果很好，但是每个步骤的效率都很差。”

每种稀土金属的不同之处在于它们的顺磁性或它们对磁场的吸引力。研究人员一直对寻找利用顺磁性分离不同稀土元素的方法感兴趣，但是以前的努力还没有找到将顺磁性与化学反应或相移耦合的方法。

关键发现是，磁场与温度降低相结合会导致金属离子以不同的速率结晶。通过降低温度来结晶元素是实验室中常用的方法，但是其影响程度是出乎意料的。领导这项研究的博士后研究员罗伯特·希金斯解释说：“我们使用较低的温度来结晶许多材料。” “这是我可能使用的东西之一，但一开始并没有意识到它实际上将有多重要。”

使用这种方法，研究人员可以有效地和选择性地将重稀土元素(如like和and)与较轻的金属(如镧和钕)分离。最引人注目的结果是将镧和s的50/50混合物摄入，一步一步回收了99.7%的—-与未使用磁铁的相同方法相比，“提高了100%”。

由于尚未充分理解现有分离方法的化学机理，因此研究人员希望他们的系统方法可以将金属分离技术从“魔术”变为更可控，更具竞争力和更具成本效益的东西。Schelter说：“如果您能够合理设计改善金属分离的方法，那将是巨大的优势。” “我们的立场是使用一种可以应用于新的分离系统以补充现有技术的方法来解决与化学分离有关的利基应用。”

希金斯(Higgins)现在正在研究提高磁场效率的同时，研究磁场如何与这些化学溶液相互作用。他认为这项研究和其他基本化学发现是使稀土金属回收更加有效和可持续的重要第一步。希金斯说：“我们越快找到更有效地进行分离的新方法，就可以更快地改善与稀土开采和回收相关的一些地缘政治和气候问题。”