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你是否认识这些生僻的字：钌、铑、钯、锇……它们都属于铂族金属。这些金属以其特别可贵的性能和资源珍稀而著称，广泛应用于航天、航空、航海、兵器、医药、化工、环保等领域，被誉为“第一高技术金属”和战略金属，它们的使用量是一国工业水平、高新技术水平和经济发展程度的标志。
铂族金属——汽车尾气净化的高手
铂族金属由于具有很高的化学稳定性(除王水外不溶于任何酸、碱)和催化活性，在氢化、脱氢、异构化、环化、脱水、脱卤、氧化、裂解等化学反应中均可作为催化剂，如今更多用于汽车尾气净化。汽车尾气排放已成为我国大、中城市的主要污染源之一。加强对汽车尾气排放的控制，改善大气环境质量已刻不容缓。催化净化是控制汽车尾气排放最为有效的手段之一。国外通常采用以铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属为主的汽车尾气催化净化器。
尾气催化器，是一种安装在汽车排气系统内的装置，它的作用是减少引擎燃烧后所排出的有害废气。由于汽车所排放的废气中含有一氧化碳、氮氧化合物与碳氢化合物，这些物质会使得空气质量不断恶化，尤其是氮氧化合物与碳氢化合物，经由阳光照射后很容易生成光化学烟雾，造成严重的空气污染，进而危害人们的呼吸系统。
为了解决这一问题，汽车尾气催化器应运而生。1970年，尾气催化器开始应用在汽车上，由于催化器内含铂、钯和铑等金属，当引擎排出的废气经过催化器时，铂催化剂会促使碳氢化合物与一氧化碳氧化生成水蒸气和二氧化碳，铑催化剂会使氮氧化合物还原为氮气和氧气，从而达到降低废气中一氧化碳及碳氢化合物排放浓度的目的，最终使得汽车尾气排放符合法规要求。
由于日益严厉的环保要求和不断增大的汽车市场需求，铂金属市场行情看涨。2010年全球汽车尾气净化催化剂的铂金需求增长了37％，达到92.8吨。
钯——制造比钢铁还坚硬的玻璃
玻璃的坚固和强度能超过钢铁么?似乎不可能，但美国研究人员最近研制出一种堪称“牢不可破”的新型容损金属玻璃，其坚固程度已经超过钢铁。他们的秘诀是在这种新型金属玻璃中加入了一些微量的钯元素，钯这种金属具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损特性以及极强的伸展性，由此抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。
这种新型金属玻璃由美国能源部伯克利劳伦斯国家实验所和加州理工大学研究人员联合研制，由钯、磷、硅、锗和银5种元素混合而成，其中磷、硅、锗和银构建新型玻璃的强度，钯则可增强玻璃的可塑性，防止裂缝扩展。这一组合有效克服了韧性材料不牢固、坚硬材料则易碎的毛病，使新材料既有强度又有韧性(这种融合被称为容损)。这种玻璃承受压力时有超强的可塑性，可以发生弯曲却不会破裂，其容损性能已经超出了目前任何已知的材料。
钌——在太阳能电池行业大显身手
美国科学家发现一种罕见的金属，能够吸收阳光并以热量的形式无限期存储，需要的时候还可以将存储的热量释放。这一发现为研制下一代太阳能装置铺平了道路，即能够利用太阳能并且可以无限期存储热量。
这种含有铂族金属钌的罕见金属被称为“二钌富瓦烯”。吸收阳光时，二钌富瓦烯的分子会改变形状，能够无限期存储热量，借助于一种催化剂，它们又可以恢复到最初形态，同时释放出所储存的巨大热量。
当前我们所使用的绝大多数太阳能装置，能够将太阳能转化成电能或者热量，但它们无法将暂时不用的能量存储起来，而使用二钌富瓦烯制成的燃料释放热量时，温度可达到200℃。这种方式被称之为“热化学方式”，效率远高于常规太阳能系统，因为后者需要使用绝缘材料，让热量逐渐释放。
2010年10月25日，美国麻省理工学院的研究人员宣布，他们精确地揭示了二钌富瓦烯分子的工作原理。这将有助于科学家研发出存储和释放热能而不是电能的新型电池。从原理上讲，使用二钌富瓦烯制造的电池可按需存储和释放热能。二钌富瓦烯来自于钌，钌是一种罕见而昂贵的白色硬金属元素，全球每年开采的钌大约只有12吨，数量极为稀少。
铱——自旋新材料中不可或缺
美国能源部阿尔贡先进光源(APS)实验室研究发现，一种含有铂族金属元素铱的氧化材料，受到铱原子核外电子相互作用的控制，显示出非同寻常的性质。该研究成果发表在近期的《物理评论快报》上。新发现将给半导体纳米电子学和信息技术领域带来新气象。
该研究由阿尔贡APS国家实验室、肯塔基大学、橡树岭国家实验室以及北伊利诺伊州立大学联合开展，研究人员本来认为，铱在5d层的电子波会和邻位有很强的重叠型并被“绑”在了一起，再加上一个来自氧离子的强大晶体场围绕着铱离子，5d层电子的角动量和自旋轨道相互作用几乎会“被消灭掉”。这次研究却发现，5d层电子存在很大的轨道角动量，约是它们自旋角动量的3倍，由此在铱原子中形成很强的自旋轨道耦合。
由于固体性质由其组成原子的外层价电子所决定，如由相邻原子的电子云重叠而形成的晶体场等强相互作用。但当固体中自旋轨道相互作用力起重要作用时，就会显示出有趣的性质：如在含有稀土的永磁体材料中，位于4f层的电子引起的磁性，会被材料中相邻电子不同能级上的相互作用所屏蔽。它们的自旋轨道耦合时，自旋对称被打破，将4fN的磁性运动固定到特定的晶格方向，由此产生了很强的永磁效果。
研究人员称，与砷化镓相比，弱绝缘性的三氧化钡铱自旋轨道相互作用更强，过渡金属氧化物的自旋轨道特征可能更加适于制造自旋控制设备。
作为下一代自旋电子设备，自旋晶体管有着巨大的应用前景。自旋晶体管是一种输出电压依赖于电子自旋方向的器件，采用自旋晶体管特别有利于电路微型化。不仅如此，自旋晶体管在信息技术领域也有着潜在的巨大应用价值。目前，电脑的动态随机存储器一般采用半导体制成，在断电后其存储的数据就会消失，系统重新启动时需要从硬盘重新载入数据，相当耗时。如果使用自旋晶体管制作动态随机存储器，可以在断电后依然保存数据，从而大幅缩短电脑启动时间。
开发自旋晶体管需要找到具有大量电子自旋轨道的新型材料。由于自旋轨道的相互作用是随着原子数量增加而迅速增加的，含有重元素的材料就成为该领域的最佳候选者。
此外，铱还被用来制造触摸显示屏。如今，在各种手持消费电子设备、医疗应用设备、自动售货机／售票机／自动柜员机(ATM机)、销售终端(POS机)，工业和过程控制设备中都可以看到触摸显示屏。而触屏显示器中就有铱氧化物的身影。
【责任编辑】赵菲
铂族金属——汽车尾气净化的高手
铂族金属由于具有很高的化学稳定性(除王水外不溶于任何酸、碱)和催化活性，在氢化、脱氢、异构化、环化、脱水、脱卤、氧化、裂解等化学反应中均可作为催化剂，如今更多用于汽车尾气净化。汽车尾气排放已成为我国大、中城市的主要污染源之一。加强对汽车尾气排放的控制，改善大气环境质量已刻不容缓。催化净化是控制汽车尾气排放最为有效的手段之一。国外通常采用以铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属为主的汽车尾气催化净化器。
尾气催化器，是一种安装在汽车排气系统内的装置，它的作用是减少引擎燃烧后所排出的有害废气。由于汽车所排放的废气中含有一氧化碳、氮氧化合物与碳氢化合物，这些物质会使得空气质量不断恶化，尤其是氮氧化合物与碳氢化合物，经由阳光照射后很容易生成光化学烟雾，造成严重的空气污染，进而危害人们的呼吸系统。
为了解决这一问题，汽车尾气催化器应运而生。1970年，尾气催化器开始应用在汽车上，由于催化器内含铂、钯和铑等金属，当引擎排出的废气经过催化器时，铂催化剂会促使碳氢化合物与一氧化碳氧化生成水蒸气和二氧化碳，铑催化剂会使氮氧化合物还原为氮气和氧气，从而达到降低废气中一氧化碳及碳氢化合物排放浓度的目的，最终使得汽车尾气排放符合法规要求。
由于日益严厉的环保要求和不断增大的汽车市场需求，铂金属市场行情看涨。2010年全球汽车尾气净化催化剂的铂金需求增长了37％，达到92.8吨。
钯——制造比钢铁还坚硬的玻璃
玻璃的坚固和强度能超过钢铁么?似乎不可能，但美国研究人员最近研制出一种堪称“牢不可破”的新型容损金属玻璃，其坚固程度已经超过钢铁。他们的秘诀是在这种新型金属玻璃中加入了一些微量的钯元素，钯这种金属具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损特性以及极强的伸展性，由此抵消了玻璃材料不可避免的脆弱易碎性。
这种新型金属玻璃由美国能源部伯克利劳伦斯国家实验所和加州理工大学研究人员联合研制，由钯、磷、硅、锗和银5种元素混合而成，其中磷、硅、锗和银构建新型玻璃的强度，钯则可增强玻璃的可塑性，防止裂缝扩展。这一组合有效克服了韧性材料不牢固、坚硬材料则易碎的毛病，使新材料既有强度又有韧性(这种融合被称为容损)。这种玻璃承受压力时有超强的可塑性，可以发生弯曲却不会破裂，其容损性能已经超出了目前任何已知的材料。
钌——在太阳能电池行业大显身手
美国科学家发现一种罕见的金属，能够吸收阳光并以热量的形式无限期存储，需要的时候还可以将存储的热量释放。这一发现为研制下一代太阳能装置铺平了道路，即能够利用太阳能并且可以无限期存储热量。
这种含有铂族金属钌的罕见金属被称为“二钌富瓦烯”。吸收阳光时，二钌富瓦烯的分子会改变形状，能够无限期存储热量，借助于一种催化剂，它们又可以恢复到最初形态，同时释放出所储存的巨大热量。
当前我们所使用的绝大多数太阳能装置，能够将太阳能转化成电能或者热量，但它们无法将暂时不用的能量存储起来，而使用二钌富瓦烯制成的燃料释放热量时，温度可达到200℃。这种方式被称之为“热化学方式”，效率远高于常规太阳能系统，因为后者需要使用绝缘材料，让热量逐渐释放。
2010年10月25日，美国麻省理工学院的研究人员宣布，他们精确地揭示了二钌富瓦烯分子的工作原理。这将有助于科学家研发出存储和释放热能而不是电能的新型电池。从原理上讲，使用二钌富瓦烯制造的电池可按需存储和释放热能。二钌富瓦烯来自于钌，钌是一种罕见而昂贵的白色硬金属元素，全球每年开采的钌大约只有12吨，数量极为稀少。
铱——自旋新材料中不可或缺
美国能源部阿尔贡先进光源(APS)实验室研究发现，一种含有铂族金属元素铱的氧化材料，受到铱原子核外电子相互作用的控制，显示出非同寻常的性质。该研究成果发表在近期的《物理评论快报》上。新发现将给半导体纳米电子学和信息技术领域带来新气象。
该研究由阿尔贡APS国家实验室、肯塔基大学、橡树岭国家实验室以及北伊利诺伊州立大学联合开展，研究人员本来认为，铱在5d层的电子波会和邻位有很强的重叠型并被“绑”在了一起，再加上一个来自氧离子的强大晶体场围绕着铱离子，5d层电子的角动量和自旋轨道相互作用几乎会“被消灭掉”。这次研究却发现，5d层电子存在很大的轨道角动量，约是它们自旋角动量的3倍，由此在铱原子中形成很强的自旋轨道耦合。
由于固体性质由其组成原子的外层价电子所决定，如由相邻原子的电子云重叠而形成的晶体场等强相互作用。但当固体中自旋轨道相互作用力起重要作用时，就会显示出有趣的性质：如在含有稀土的永磁体材料中，位于4f层的电子引起的磁性，会被材料中相邻电子不同能级上的相互作用所屏蔽。它们的自旋轨道耦合时，自旋对称被打破，将4fN的磁性运动固定到特定的晶格方向，由此产生了很强的永磁效果。
研究人员称，与砷化镓相比，弱绝缘性的三氧化钡铱自旋轨道相互作用更强，过渡金属氧化物的自旋轨道特征可能更加适于制造自旋控制设备。
作为下一代自旋电子设备，自旋晶体管有着巨大的应用前景。自旋晶体管是一种输出电压依赖于电子自旋方向的器件，采用自旋晶体管特别有利于电路微型化。不仅如此，自旋晶体管在信息技术领域也有着潜在的巨大应用价值。目前，电脑的动态随机存储器一般采用半导体制成，在断电后其存储的数据就会消失，系统重新启动时需要从硬盘重新载入数据，相当耗时。如果使用自旋晶体管制作动态随机存储器，可以在断电后依然保存数据，从而大幅缩短电脑启动时间。
开发自旋晶体管需要找到具有大量电子自旋轨道的新型材料。由于自旋轨道的相互作用是随着原子数量增加而迅速增加的，含有重元素的材料就成为该领域的最佳候选者。
此外，铱还被用来制造触摸显示屏。如今，在各种手持消费电子设备、医疗应用设备、自动售货机／售票机／自动柜员机(ATM机)、销售终端(POS机)，工业和过程控制设备中都可以看到触摸显示屏。而触屏显示器中就有铱氧化物的身影。
【责任编辑】赵菲