你知道這些奇怪的生僻字嗎：釕、銠、鈀，鋨。它們其實都是鉑族金屬。這些金屬以其極為珍貴的性質和稀有的資源而聞名。廣泛應用於航天、航空、航海、武器、醫藥、化工、環保等領域。它們被稱為「第一高科技金屬」和戰略金屬。它們的使用是一個國家工業水平、高新技術水平和經濟發展水平的標誌。
鉑族金屬——汽車尾氣淨化的高手
鉑族金屬由於其高的化學穩定性（不溶於除王水以外的任何酸或鹼）和催化活性，可作為催化劑用於氫化、脫氫、異構化、環合、脫水、脫滷、氧化、裂化等化學反應，現在更多地用於汽車尾氣中淨化。汽車尾氣排放已成為我國大中型城市的主要汙染源之一。加強汽車尾氣控制，改善大氣環境質量刻不容緩。催化淨化是控制汽車尾氣排放的最有效手段之一。國外常用鉑、鈀、銠等貴金屬作為汽車尾氣催化轉化器的主要原料。
尾氣催化轉化器是安裝在汽車排氣系統中的一種裝置。它的作用是減少發動機燃燒後的有害廢氣。由於汽車尾氣中含有一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物，這些物質會使空氣品質惡化，特別是氮氧化物和碳氫化合物，在陽光照射後容易產生光化學煙霧，造成嚴重的空氣汙染，進而危及人的呼吸系統。
為了解決這一問題，汽車尾氣催化轉化器應運而生。1970年，尾氣催化轉化器開始應用於汽車。由於催化轉化器含有鉑、鈀、銠等金屬，當發動機排出的廢氣通過催化轉化器時，鉑催化劑會促進碳氫化合物和一氧化碳的氧化，生成水蒸氣和二氧化碳，而銠催化劑將氮氧化物還原為氮和氧，從而降低廢氣中一氧化碳和碳氫化合物的排放濃度的目的是使汽車尾氣滿足排放的要求。
由於環保要求日益嚴格，汽車市場需求不斷增加，鉑族金屬市場看漲。2019年，全球汽車尾氣催化劑鉑需求增長37%，至92.8噸。
鈀——製造比鋼鐵還堅硬的玻璃
玻璃能比鋼更堅固嗎？這似乎是不可能的，但國外研究人員曾開發出一種「牢不可破」的新型耐損傷金屬玻璃，這種玻璃比鋼更堅固。它們的秘訣是在新型金屬玻璃中加入一些微量鈀元素，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、延伸性強等特點，從而抵消了玻璃材料不可避免的脆弱性。
這種新型金屬玻璃由能源部勞倫斯國家實驗室和加州理工大學的研究人員聯合開發。它由五種元素組成：鈀、磷、矽、鍺和銀。其中，磷、矽、鍺和銀被用來增強新玻璃的強度，而鈀則可以增強玻璃的塑性，防止裂紋擴展。這種結合有效地克服了弱韌性材料和脆性硬度材料的缺陷，使新材料兼具強度和韌性（這種融合稱為損耗容限）。這種玻璃受壓時具有超塑性，能彎曲而不斷裂，其容損性能已超過目前任何已知材料。
釕——在太陽能電池行業大顯身手
美國科學家發現了一種稀有金屬，它能吸收陽光，並以熱的形式無限期地儲存，必要時也能釋放出來。這一發現為開發下一代太陽能裝置鋪平了道路，即能夠利用太陽能並且可以無限期存儲熱量。
這種稀有金屬含有鉑族金屬釕，被稱為「二釕富瓦烯」。當太陽光被吸收時，二釕富瓦烯的分子會改變形狀，並能無限期地儲存熱量。在一種催化劑的幫助下，它們可以回到原來的狀態，同時釋放儲存的巨大熱量。
目前，我們使用的太陽能裝置大多能將太陽能轉換成電能或熱能，但不能儲存暫時不用的能量。而使用二釕富瓦烯製成的燃料釋放熱量時，溫度可以達到200攝氏度。這被稱為「熱化學方式」，比傳統的太陽系更有效，後者使用絕緣材料來逐漸釋放熱量。
麻省理工學院的研究人員曾宣布，他們已經準確揭示了這種分子的工作原理。這將有助於科學家研發出存儲和釋放熱能而不是電能的新型電池。從原理上講，使用二釕富瓦烯製造的電池可按需存儲和釋放熱能。二釕富瓦烯來自於釕，釕是一種稀有昂貴的白色硬質金屬元素。世界上每年開採的釕只有12噸左右。
銥——自旋新材料中不可或缺
根據阿貢高級光源實驗室的研究，一種含鉑族金屬元素銥的氧化材料受銥原子核外電子相互作用的控制，表現出優異的性能。研究結果發表在《物理評論快報》上。這一新發現將為半導體納米電子學和信息技術領域帶來新的氣象。
這項研究由阿貢APS國家實驗室、肯塔基大學、橡樹嶺國家實驗室和北伊利諾州立大學聯合開展。研究人員認為，銥在5D層中的電子波與其相鄰的電子波有很強的重疊型，並被「束縛」在一起。此外，銥離子周圍有氧離子形成的強晶場，5D層電子與銥離子相互作用的角動量和自旋軌道幾乎被消除。然而，究發現5D層電子具有較大的軌道角動量，約為其自旋角動量的3倍，從而在銥原子中形成了強自旋軌道耦合。
因為固體的性質是由其組成原子外層的價電子決定的，如相鄰原子電子云重疊形成的晶體場。然而，當自旋軌道相互作用在固體中起重要作用時，它將顯示出有趣的性質：例如，在含有稀土的永磁材料中，位於4f層中的電子引起的磁性將被材料中不同水平的相鄰電子的相互作用所屏蔽。當它們的自旋軌道耦合時，自旋對稱性被破壞，4fn的磁運動被固定在一個特定的晶格方向上，產生強烈的永磁效應。
研究人員表示，與砷化鎵相比，弱絕緣性的三氧化鋇銥自旋軌道相互作用更強，過渡金屬氧化物的自旋軌道特性可能更適合製造自旋控制設備。
自旋電晶體作為下一代自旋電子器件，具有廣闊的應用前景。自旋電晶體是一種輸出電壓取決於電子自旋方向的器件。不僅如此，自旋電晶體在信息技術領域也具有巨大的潛在應用價值。目前，計算機的動態隨機存取存儲器（DRAM）一般採用半導體工藝。斷電後，DRAM中存儲的數據將消失。當系統重新啟動時，它需要從硬碟重新加載數據，這非常耗時。如果用自旋電晶體製作動態RAM，斷電後可以保存數據，大大縮短了計算機的啟動時間。
為了發展自旋電晶體，我們需要找到具有大量電子自旋軌道的新材料。由於自旋軌道的相互作用隨原子數的增加而迅速增加，含重元素的材料成為這一領域的最佳候選材料。
銥也被用來製造觸控螢幕。如今，各種觸控螢幕的產物琳琅滿目，而觸屏顯示器中就有銥氧化物的身影。