All'interno degli smartphone e dei display dei computer ci sono metalli noti come terre rare. L'estrazione e la purificazione di questi metalli comporta processi ad alta intensità di rifiuti ed energia. Servono processi migliori. Il lavoro precedente ha dimostrato che specifici elementi delle terre rare assorbono energia luminosa che può modificare il loro comportamento chimico e renderli più facili da separare. Ora, i ricercatori hanno rivelato come alcune strutture molecolari possono migliorare l'efficienza di questa chimica guidata dalla luce per separare il cerio, un elemento di terre rare.

I 17 elementi delle terre rare sono chimicamente simili. I metodi utilizzati per purificare gli elementi desiderati da fonti naturali producono enormi quantità di rifiuti. La purificazione di una tonnellata di terre rare crea tonnellate di scorie acide e radioattive. I processi sono anche ad alta intensità energetica. Sapere come utilizzare in modo efficiente la luce per separare le terre rare selezionate potrebbe ridurre gli sprechi e abbassare i costi. Nuovi metodi per riciclare l'europio e altre terre rare utilizzando la chimica guidata dalla luce sono anche una direzione importante per diversificare la catena di approvvigionamento per questi elementi critici.

I materiali contenenti elementi delle terre rare sono insostituibili e ampiamente utilizzati in tecnologie come l'illuminazione, mostra, sensori biologici, laser, auto elettrica, e smartphone. Però, separazioni di terre rare mediante estrazione con solvente convenzionale o metodi di cromatografia a scambio ionico richiedono molto tempo, richiedono costi notevoli, e sono insostenibili. La separazione fotochimica è stata esaminata come una promettente fase di pretrattamento per separare le terre rare redox-attive, soprattutto europio, da miscele di minerali estratti.

Anche i nuovi metodi per il riciclaggio dell'europio e di altre terre rare mediante la fotochimica rappresentano una direzione importante per diversificare la catena di approvvigionamento. Tra le terre rare, diversi membri, come cerio, samario, europio, e itterbio, assorbire la luce attraverso rilevanti transizioni elettroniche 4f-5d. Gli attuali metodi di separazione fotoredox non sono pratici a causa della loro necessità di sorgenti luminose intense. Il controllo e lo sfruttamento delle transizioni 4f-5d per questi elementi è importante per ottenere applicazioni nelle separazioni fotoredox di terre rare. Recentemente, un gruppo di ricercatori dell'Università della Pennsylvania e dell'Università di Buffalo ha sviluppato uno studio sperimentale e computazionale combinato per comprendere e controllare la fotofisica dei complessi di cerio luminescenti.

Il team ha progettato e sintetizzato una serie di complessi di cerio(III) che hanno consentito l'identificazione di caratteristiche strutturali chiave che hanno consentito rese quantistiche predittive e sintonizzabili, e quindi luminosità. Inoltre, il team ha eseguito analisi computazionali complete dei complessi guanidinato-ammide e guanidinato-arilossido luminescente cerio(III). I dati computazionali hanno permesso di razionalizzare le differenze negli spostamenti di Stokes (colori luminescenti) di questi composti. Questi modelli quantitativi di struttura-luminescenza dovrebbero contribuire alle separazioni fotoredox di prodotti contenenti terre rare le cui transizioni elettroniche 4f-5d possono essere sintonizzate e sfruttate nella gamma visibile e ultravioletta per un efficiente, verde, e separazioni fotochimiche potenzialmente a basso costo.