謎の宇宙金属がレアアース危機を解決する可能性

レアアースメタルは、風力タービン、ハイテク家電、電気自動車などの再生可能インフラに使用される高性能磁石を提供するため、「グリーン革命」の中心的な役割を果たすことになります。しかし、これらの人気の素材を入手するのは必ずしも簡単ではありません。幸いなことに、通常は宇宙で調理される謎の金属の形で解決策があるかもしれません。

その名前にもかかわらず、レアアース金属は厳密に珍しいわけではありませんが、比較的低濃度で地殻全体に散らばっています。したがって、採掘は注意が必要であり、それ自体が環境上の危険を伴う可能性があります。

現状では、中国が市場を独占しており、2017年に世界中で調達されたレアアースの約81％を占めている。中国はすでに、米国との地政学的な緊張に対応してレアアース金属の輸出禁止の可能性を検討しており、その供給の将来を意味している。一部の地域については未定です。

米国や世界の他の地域も競争しようとしている。たとえば、カリフォルニアには、米国唯一のレアアース採掘・加工施設であるマウンテンパス鉱山があります。それにもかかわらず、代替オプションへの関心が高まっています。

「レアアース鉱床は他の場所にも存在しますが、採掘作業は非常に破壊的であり、少量のレアアースを得るために膨大な量の物質を抽出しなければなりません。環境への影響と中国への依存度の高さの間で、レアアースを必要としない代替材料が緊急に模索されている」とケンブリッジ大学材料科学・冶金学部のリンゼイ・グリア教授は2022年10月の声明で述べた。

2022 年に遡ると、グリア教授とそのチームは、考えられる答えを偶然見つけました。それは、希土類金属に見られる磁気特性の多くを含む鉄とニッケルの合金であるテトラテーナイトです。

最近まで、この宇宙鉱物を利用するには大きなハードルがありました。テトラテーナイトは宇宙から落ちてきた隕石の中に発見されます。その特性は、隕石がゆっくりと冷えるにつれて何百万年もかけて形成される原子構造によるものであり、まさに窮地を救う手っ取り早い鉱物ではありません。

1960年代、科学者たちは鉄とニッケルの合金を中性子で爆破することによって人工テトラテーナイトを作成することができましたが、この技術は複雑で高価であり、大量生産には適していません。

そして2022年に画期的な出来事が起こりました。グリア教授率いるケンブリッジ大学の科学者たちは、テトラテーナイトを大量生産する驚くほど簡単な方法を発見した。

彼らは鉄とニッケルの合金を研究しており、隕石にも含まれる元素であるリンが鉄とニッケルの原子のより速く移動するのに役立つことを発見しました。これにより、何百万年も待たずに原子がこの複雑な規則正しいスタックを形成することが可能になります。彼らの研究によると、鉄、ニッケル、リンの適切な組み合わせにより、テトラテーナイトの生成が 11 ～ 15 桁増加しました。

「非常に驚いたのは、特別な処理が必要なかったことです。合金を溶かして型に流し込むだけで、テトラテーナイトができました」とグリア氏は語った。「これまでのこの分野の見解は、極端なことをしない限りテトラテーナイトは得られない、というのが常識でした。そうしないと、テトラテーナイトが形成されるまでに何百万年も待たなければなりません。この結果は、この素材に対する私たちの考え方が完全に変わったことを表しています。」

このプロセスを使用して、再生可能インフラ開発に必要とされるのと同じ磁気特性を備えたテトラテーナイトを製造できるかどうかについては、依然として疑問が残っています。ただし、この偶然の発見は、解決策が突然現れることがよくあることを示唆しています。

[H/T: ポピュラーメカニクス]