Dentro de los teléfonos inteligentes y las pantallas de las computadoras hay metales conocidos como tierras raras. La extracción y purificación de estos metales implica procesos intensivos en residuos y energía. Se necesitan mejores procesos. Trabajos anteriores han demostrado que determinados elementos de tierras raras absorben energía luminosa que puede cambiar su comportamiento químico y facilitar su separación. Ahora, Los investigadores han revelado cómo ciertas estructuras moleculares pueden mejorar la eficiencia de esta química impulsada por la luz para separar el cerio, un elemento de tierras raras.

Los 17 elementos de tierras raras son químicamente similares. Los métodos utilizados para purificar los elementos deseados de fuentes naturales producen cantidades masivas de desechos. Purificar una tonelada de un elemento de tierras raras crea toneladas de desechos ácidos y radiactivos. Los procesos también consumen mucha energía. Saber cómo usar la luz de manera eficiente para separar las tierras raras seleccionadas podría reducir el desperdicio y los costos. Los nuevos métodos para reciclar el europio y otras tierras raras utilizando la química impulsada por la luz también son una dirección importante para diversificar la cadena de suministro de estos elementos críticos.

Los materiales que contienen elementos de tierras raras son insustituibles y se utilizan ampliamente en tecnologías como la iluminación, muestra, sensores biológicos, láseres coches eléctricos, y smartphones. Sin embargo, Las separaciones de tierras raras mediante métodos convencionales de extracción con disolventes o cromatografía de intercambio iónico requieren mucho tiempo, requieren un costo sustancial, y son insostenibles. La separación fotoquímica se ha examinado como un paso de preprocesamiento prometedor para separar tierras raras activas redox, especialmente europio, a partir de mezclas de minerales extraídos.

Los nuevos métodos para el reciclaje de europio y otras tierras raras utilizando fotoquímica también son una dirección importante para diversificar la cadena de suministro. Entre las tierras raras, varios miembros, como el cerio, samario, europio, e iterbio, absorber la luz a través de transiciones electrónicas relevantes 4f-5d. Los métodos de separaciones fotorredox actuales no son prácticos debido a su necesidad de fuentes de luz intensa. Controlar y explotar las transiciones 4f-5d para estos elementos es importante para lograr aplicaciones en separaciones fotorredox de tierras raras. Recientemente, un grupo de investigadores de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Buffalo desarrolló un estudio combinado experimental y computacional para comprender y controlar la fotofísica de los complejos de cerio luminiscentes.

El equipo diseñó y sintetizó una serie de complejos de cerio (III) que permitieron la identificación de características estructurales clave que permitieron rendimientos cuánticos predictivos y ajustables. y por tanto brillo. Es más, El equipo realizó análisis computacionales completos de complejos de cerio luminiscente (III) guanidinato-amida y guanidinato-arilóxido. Los datos computacionales permitieron la racionalización de las diferencias en los cambios de Stokes (colores luminiscentes) de estos compuestos. Se espera que estos modelos cuantitativos de estructura-luminiscencia contribuyan a las separaciones fotorredox de productos que contienen tierras raras cuyas transiciones electrónicas 4f-5d pueden sintonizarse y explotarse en el rango visible y ultravioleta para una eficiencia, verde, y separaciones fotoquímicas potencialmente económicas.