サマリウム（Samarium、SM）の開発と供給

サマリウム（Samarium、SM）の開発と供給

サマリウム（Samarium、SM）は原子番号62の化学元素であり、1879年にP.E.によって発見されました。サマリウムの名称はミネラルである「サマルスキー（Samarsky）」の名前に由来しました。ランタン族元素グループであるサマリウム（Samarium）は、銀白色の金属で希土類金属の一つであり、地球表面で40番目に豊富な元素です。地殻質量7.9ppmの柑橘類（allanite）、セライト（cerite）、ガドリナイト（gadolinite）、サマスカイト（samarskite）などで豊富に発見されています。

サマリウム（Samarium）は生物学的役割はありませんが、代謝を活発にすることで知られています。ただし、水溶性サマリウム塩は摂取によってやや毒性があり、サマリウムにさらされると目や皮膚に刺激を与えます。サマリウムは乾燥した空気では比較的安定していないですが、水分と接触すると酸化される摂氏150度以上の温度で加熱すると点火します。

サマリウム（Samarium、SM）の特性と提供

サマリウム金属の使用は限られていますが、特定の有機反応の触媒としても使用されます。また、天然物が合成された材料を作るためにも使用されます。コバルトと組み合わせて使用する場合、ガラス、セラミック、スタジオ照明、映画業界のカーボンアーク照明、電子産業、永久磁石の製造に使用されています。

サマリウムコバルト磁石（samarium cobalt magnets）は鉄磁石よりもはるかに強い性質を持ち、高温で磁性を維持し、マイクロ波の応用分野でも利用されています。また、光学レーザーにも使用され、赤外線吸収ガラスや原子炉で中性子吸収器としても使用されています。サマリウムは、核産業で第二次世界大戦直後に新石器を鉱石から分離する分数決定法も開発しました。サマリウム（Samarium）は化学反応にも優れ、化学反応の触媒、試薬、がん治療剤や痛み緩和剤の材料としても有用に使われている元素です。

サマリウムの主な商業用途は、ネオジム磁石に次ぐ永久磁化を持つサマリウムコバルト磁石です。ただし、サマリウム化合物は、合金のキュリー点が高いため、磁気特性を失うことなく、700°C（1,292°F）を超える非常に高い温度に耐えることができます。放射性同位体サマリウム-153は、肺がん、前立腺がん、乳がん、骨肉腫の治療でがん細胞を殺す薬剤サマリウム（153Sm）レキシドロナム（Quadramet）の有効成分です。もう1つの同位体であるサマリウム149は強力な中性子吸収体であるため、原子炉の制御棒の材料として利用されます。また、原子炉の運転中に崩壊生成物として形成され、原子炉の設計と運転で考慮される重要な要素の1つです。サマリウムの他の用途には、化学反応の触媒作用、放射年代測定、X線レーザーなどがあります。

サマリウムは、亜鉛と同様の硬度と密度を持つ希土類金属です。沸点が1794°Cのサマリウムは、イッテルビウムとユーロピウムに次いで3番目に揮発性の高いランタニドです。この特性により、鉱物鉱石からのサマリウムの分離が容易になります。周囲条件では、サマリウムは通常、菱面体構造（α型）をとります。

 731°Cの温度環境で加熱すると、その結晶対称性は六角形の最密充填（hcp）に変化しますが、転移温度は金属の純度に依存します。さらに922°Cに加熱すると、金属が体心立方（bcc）相に変化します。 300°Cに加熱し、40 kbarに圧縮すると、二重六角形の最密構造（dhcp）になります。数百または数千キロバールのオーダーのより高い圧力を加えると、一連の相変態が誘発され、特に正方晶相が約900キロバールで現れます。

ある研究では、dhcp相は、約400〜700°Cの急激な温度変化を伴う非平衡アニーリングレジームを使用して、圧縮なしで生成でき、サマリウム相の過渡特性を確認しました。また、蒸着によって得られたサマリウムの薄膜は、周囲条件でhcpまたはdhcp相を含む可能性があります。

サマリウム（およびその三二酸化物）は、室温で常磁性です。 2μB未満の対応する有効磁気モーメントは、ランタンとルテチウムに次いで、ランタニド（およびそれらの酸化物）の中で3番目に低いものです。金属は、14.8 Kに冷却すると反強磁性状態に変化します。0個々のサマリウム原子は、フラーレン分子にカプセル化することで分離できます。また、フラーレン固体のC60分子間にドープして、8 K未満の温度で超伝導にすることもできます。鉄系超伝導体（最新クラスの高温超伝導体）のサマリウムドーピングにより、転移温度を56Kに上げることができます。これは、このシリーズでこれまでに達成された最高値です。

▨ Atomic Properties
Atomic number 62
Atomic radius - Goldschmidt 0.180 nm
Atomic weight 150.36 amu
Crystal structure Rhombohedral
Electronic structure Xe 4f6 6s2
Photo-electric work function 2.7 eV
Thermal neutron absorption cross-section 5820 Barns
Valences shown 2, 3

Natural isotope distribution Mass
No. %
144 3.1
147 15.1
148 11.3
149 13.9
150 7.4
152 26.6
154 22.6

Ionisation potential
No. eV
1 5.63
2 11.07

▨ Physical Properties
Boiling point 1791 C
Density @20C 7.536 g cm-3
Melting point 1077 C

▨ Electrical Properties
Electrical resistivity @20C 92 mOhmcm
Temperature coefficient @0-100C 0.00148 K-1

▨ Thermal Properties
Latent heat of evaporation 1280 J g-1
Latent heat of fusion 72.4 J g-1
Specific heat @25C 180 J K-1 kg-1
Thermal conductivity @0-100C 13.3 W m-1 K-1

▨ Mechanical Properties
Material condition Polycrystalline
Bulk modulus 29.9 GPa
Poisson’s ratio 0.310
Tensile modulus 34.1 GPa
Tensile strength 124 MPa
Yield strength 110 MPa

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