Một khối tetrataenite được tìm thấy sau vụ va chạm thiên thạch ở Nuevo Mercurio, phía bắc miền trung Mexico - Ảnh: iRocks.com
Kim loại đất hiếm chiếm vị trí trung tâm trong “cuộc cách mạng xanh” khi chúng cung cấp nam châm hiệu suất cao, được sử dụng trong cơ sở hạ tầng tái tạo như tuốc bin gió, thiết bị công nghệ cao và ô tô điện.
Đất hiếm nằm rải rác trên lớp vỏ Trái đất với nồng độ tương đối thấp nên việc khai thác có thể phức tạp và kéo theo những mối nguy hiểm về môi trường. Vì khi khai thác các mỏ đất hiếm buộc phải lấy một lượng lớn vật liệu để có thể chiết xuất được một khối lượng nhỏ đất hiếm.
Do đó, ngày càng có nhiều sự quan tâm đến các lựa chọn thay thế.
Theo trang khoa học IFL Science, giáo sư Lindsay Greer, tại khoa khoa học vật liệu & luyện kim của Đại học Cambridge (Anh), và nhóm của bà tình cờ tìm ra câu trả lời khi nghiên cứu tetrataenite, một hợp kim sắt - niken chứa nhiều đặc tính từ tính có trong kim loại đất hiếm.
Tetrataenite lại được tìm thấy trong các thiên thạch rơi từ không gian. Đặc tính của nó là một cấu trúc nguyên tử hình thành qua hàng triệu năm khi thiên thạch nguội dần.
Vào những năm 1960, các nhà khoa học đã có thể tạo ra tetrataenite nhân tạo bằng cách cho nổ hợp kim sắt - niken với neutron, nhưng kỹ thuật này phức tạp và tốn kém, không phù hợp để sản xuất hàng loạt.
Một bước đột phá đã xảy ra, khi các nhà khoa học tại Đại học Cambridge do giáo sư Greer đứng đầu tìm ra một cách cực kỳ đơn giản để sản xuất hàng loạt tetrataenite.
Họ nghiên cứu các hợp kim sắt - niken và phát hiện ra phốt pho - một nguyên tố cũng được tìm thấy trong thiên thạch - giúp các nguyên tử sắt và niken chuyển động nhanh hơn. Điều này cho phép các nguyên tử hình thành các khối có trật tự phức tạp mà không cần phải chờ hàng triệu năm như thiên thạch.
Theo nhóm nghiên cứu, sự kết hợp phù hợp giữa sắt, niken và phốt pho đã thúc đẩy sự hình thành tetrataenite.
“Điều đáng kinh ngạc là không cần xử lý đặc biệt, chúng tôi chỉ nấu chảy hợp kim này, đổ vào khuôn và chúng tôi đã có tetrataenite”, bà Greer nói.
Vẫn còn những câu hỏi về việc liệu quy trình này có thể được sử dụng để tạo ra tetrataenite có chất lượng từ tính cần thiết, đủ để sử dụng thay đất hiếm không?
Hiện tại Trung Quốc thống trị thị trường đất hiếm, nước này chiếm khoảng 81% nguồn đất hiếm trên toàn thế giới vào năm 2017.
Nhưng Trung Quốc đang cân nhắc khả năng cấm xuất khẩu đất hiếm để đối phó với căng thẳng địa chính trị với Mỹ. Điều này đồng nghĩa với nguồn cung tương lai của họ sẽ ảnh hưởng đến một số khu vực.
Việt Nam dự tính khai thác 2 triệu tấn đất hiếm mỗi nămTheo lộ trình phát triển ngành công nghiệp đất hiếm đã được quy hoạch, đến năm 2030 Việt Nam dự tính khai thác khoảng 2 triệu tấn quặng nguyên khai/năm.