Heute aus der High-Tech-Welt nicht mehr wegzudenken, verlief die Karriere des Neodym allerdings schleppend. Denn auch nach seiner Entdeckung im Jahr 1841 war lange noch nicht klar, was man da eigentlich entdeckt hatte. Dem schwedischen Chemiker Carl Gustav Mosander war es gelungen, aus dem Mineral Cerit die chemischen Elemente Cer und Lanthan zu isolieren und als drittes Element Didym. Glaubte er zumindest.
Mehr als 40 Jahre später konnte der österreichische Chemiker Carl Johann Joachim Freiherr Auer von Welsbach dieses vermeintliche Element Didym nämlich noch einmal auftrennen und dabei die Elemente Praseodym und Neodym isolieren. Weil sich für diese neu entdeckten Elemente aber keine industrielle Anwendung fand, beachtete man sie nicht weiter. Wie das in der Grundlagenforschung eben manchmal so ist.
Jahrzehnte später rückten allerdings neue Erkenntnisse über besondere optische, elektrische und magnetische Eigenschaften die bislang vernachlässigten Elemente der Lanthanoide – eine Untergruppe der Seltenen Erden – in den Fokus des Interesses. Wie das in der Grundlagenforschung eben manchmal so ist. Und nach dem Durchbruch der Lasertechnik in den 1960er-Jahren gab es kein Halten mehr.
Speziell Neodym ist aber am bekanntesten in seiner Paraderolle als Bestandteil von besonders starken Dauermagneten – an der Seite seiner beiden Co-Stars Eisen und Bor. Aber der Reihe nach: Magnetismus entsteht durch die geordnete Bewegung von geladenen Teilchen, etwa Elektronen. Dreht man allerdings den Stromfluss ab, ist auch der Magnetismus weg. Ein bisschen wie vor Weihnachten, wenn man spürt, hinter einem steht das Christkind, aber wenn man sich umdreht und schaut, ist es immer futsch. Bei den Seltenerd-Elementen existiert aber der Sonderfall, dass sich einige Elektronen in einem speziellen Orbitaltypus befinden, den sogenannten f-Orbitalen. Diese Elektronen sind aus Sicht des Atomkerns durch weiter außen gelegene Elektronen gut abgeschirmt und werden von den benachbarten Atomen nicht in ihren Eigenbewegungen beeinflusst. Das führt bei Neodym dazu, dass die f-Elektronen ungestört ein Magnetfeld aufbauen können.
Wenn man nun dafür sorgt, dass sich diese Magnetfelder gegenseitig verstärken, also eine sogenannte richtungsabhängige Anisotropie existiert, dann hat man gewonnen – unter anderem die Erklärung, was eine Anisotropie eigentlich ist: Wenn irgendeine Eigenschaft, zum Beispiel elektrische Ladung oder ein Magnetfeld, nicht gleichmäßig in alle Raumrichtungen wirkt, sondern nur in bestimmte Richtungen weist, dann ist diese Eigenschaft anisotrop. Isotrop heißt folgerichtig, in alle Richtungen herrschen die gleichen Eigenschaften.
Kleine, starke Magnete
Genau so eine Anisotropie gelingt durch den kristallographischen Aufbau, der entsteht, wenn man Neodym zusammen mit Eisen und Bor zu einer Legierung kombiniert. Man kann dadurch Magneten viel kleiner und leistungsfähiger bauen. Falls Sie jetzt entgegenhalten: „Mir doch wurscht, ich brauche original nie Magneten in meinem Leben, seit ich nicht mehr mit der Brio-Eisenbahn spiele“, so irren Sie. Neodym-Magnete findet man u.a. in Kopfhörern und Lautsprechern, in Elektromotoren und als Generatoren in Windkraftanlagen.
