稀土金属是各领域不可或缺的关键原料，然而如今大部分稀土元素掌握在中国手上，供应量有限且价格相对昂贵。现在，密歇根大学团队开发一种技术，能将寻常元素组合成可取代稀土金属的新化合物，也许未来有机会减少各行各业对稀土元素的依赖。
稀土金属（Rare Earth，或称稀土元素）是元素周期表第 Ⅲ 族副族元素钪、钇以及镧系元素等共 17 种化学元素的合称，具体来讲包括镧系 15 个元素：镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镏（Lu）以及与镧系密切相关的两个元素：钪（Sc）、钇（Y）。
举凡太阳能电池板、风力发电机、电子设备、机械、电动车、你手中的手机到照亮室内的 LED 灯泡等各领域应用，都会使用到地球上昂贵的稀土金属，当今太阳能板之所以拥有高转换率，也要归功于稀土金属如铟、镓、硒等；或者碳化钨（WC）硬质合金，由于钨的熔点非常高，常常用在航空业、金属加工、采矿和建筑工业中做为耐用金属。
然而现实是：全球近 8 成稀土金属供应地来自中国，若你的国家不幸跟中国打起贸易战，稀土元素可能会成为一大把柄。此外，目前技术也难以有效回收稀土金属，各行各业应用仰赖一个可能在 10～20 年内耗尽的原料，太没有安全感。
因此，各国科学家无不致力于研发能替代稀土金属的化合物，包括本田、三星等企业都开发过回收方法。最近，美国密歇根大学、洛林大学、坎特伯雷大学团队则使用“分子束磊晶（Molecular beam epitaxy，MBE）技术，成功将价格更便宜、地壳含量更丰富的寻常元素组合成 II-IV-V 化合物，能取代常在三五族（III-V）金属材料中出现的稀土元素。
II-IV-V 化合物具有和稀土元素类似的特性，比如锌-锡-氮化合物可以“调整”用来吸收不同波长的太阳光，这代表薄膜太阳能电池板、LED 灯、电视显示器、手机屏幕中的稀土金属有机会被替代；此外，特定种类元素结合而成的新化合物，得益于元素排列方式，也能使材料变得对特定波长光敏感，可以制造发射出特定颜色光的发光二极管。
研究团队下一阶段将详细研究各种新型化合物的效能，并测试新材料各种奈米结构可能带来的不同功能。新论文发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters，PRL）期刊。
- How common elements can make a more energy-secure future
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（首图来源：pixabay）
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