Dentro dos smartphones e telas de computador estão metais conhecidos como terras raras. A mineração e purificação desses metais envolve processos intensivos em termos de resíduos e energia. Melhores processos são necessários. Trabalhos anteriores mostraram que elementos de terras raras específicos absorvem energia luminosa que pode alterar seu comportamento químico e torná-los mais fáceis de separar. Agora, pesquisadores revelaram como certas estruturas moleculares podem melhorar a eficiência dessa química movida a luz para separar o cério, um elemento de terra rara.

Os 17 elementos de terras raras são quimicamente semelhantes. Os métodos usados ​​para purificar os elementos desejados de fontes naturais produzem grandes quantidades de resíduos. Purificar uma tonelada de um elemento de terra rara cria toneladas de resíduos ácidos e radioativos. Os processos também consomem muita energia. Saber como usar a luz de maneira eficiente para separar terras raras selecionadas pode reduzir o desperdício e os custos. Novos métodos para reciclar európio e outras terras raras usando química movida a luz também é uma direção importante para diversificar a cadeia de abastecimento desses elementos críticos.

Materiais contendo elementos de terras raras são insubstituíveis e amplamente utilizados em tecnologias como iluminação, monitores, sensores biológicos, lasers, carros elétricos, e smartphones. Contudo, separações de terras raras por extração de solvente convencional ou métodos de cromatografia de troca iônica são demoradas, exigem um custo substancial, e são insustentáveis. A separação com base fotoquímica foi examinada como uma etapa de pré-processamento promissora para separar terras raras redox-ativas, especialmente európio, de misturas de minério extraído.

Novos métodos de reciclagem de európio e outras terras raras usando fotoquímica também é uma direção importante para diversificar a cadeia de abastecimento. Entre as terras raras, vários membros, como cério, samário, európio, e itérbio, absorver luz por meio de transições eletrônicas 4f-5d relevantes. Os métodos atuais de separação por fotoredox não são práticos devido à necessidade de fontes de luz intensa. Controlar e explorar as transições 4f-5d para esses elementos é importante para obter aplicações em separações de terras raras fotoredox. Recentemente, um grupo de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Buffalo desenvolveu um estudo experimental e computacional combinado para compreender e controlar a fotofísica dos complexos de cério luminescentes.

A equipe projetou e sintetizou uma série de complexos de cério (III) que permitiram a identificação das principais características estruturais que permitiram rendimentos quânticos preditivos e ajustáveis, e, portanto, brilho. Além disso, a equipe realizou análises computacionais abrangentes dos complexos de cério luminescente (III) guanidinato-amida e guanidinato-arilóxido. Os dados computacionais possibilitaram a racionalização das diferenças nos deslocamentos de Stokes (cores luminescentes) desses compostos. Espera-se que esses modelos quantitativos de estrutura-luminescência contribuam para as separações fotoredox de produtos contendo terras raras, cujas transições eletrônicas 4f-5d podem ser ajustadas e exploradas na faixa do visível e ultravioleta para eficiência, verde, e separações com base fotoquímica potencialmente de baixo custo.