गैडोलीनियम

गैडोलिनियम Gd परमाणु संख्या 64 के साथ एक रासायनिक तत्व है। ऑक्सीकरण हटा दिए जाने पर गैडोलिनियम एक चांदी-सफेद धातु है। यह केवल थोड़ा निंदनीय है और एक नमनीय दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। गैडोलिनियम एक काली परत बनाने के लिए धीरे-धीरे वायुमंडलीय ऑक्सीजन या नमी के साथ प्रतिक्रिया करता है। गैडोलीनियम अपने क्यूरी बिंदु के नीचे 20 C लोह चुंबकत्व है, जिसमें निकेल की तुलना में अधिक चुंबकीय क्षेत्र का आकर्षण होता है। इस तापमान से ऊपर यह सर्वाधिक अनुचुंबकत्व तत्व है। यह प्रकृति में केवल ऑक्सीकृत रूप में पाया जाता है। जब अलग किया जाता है, तो इसमें सामान्यतौर पर उनके समान रासायनिक गुणों के कारण अन्य दुर्लभ-पृथ्वी की अशुद्धियाँ होती हैं।

गैडोलिनियम की खोज 1880 में जीन-चार्ल्स डी मरिग्नाक ने की थी, जिन्होंने स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके इसके ऑक्साइड का पता लगाया था। इसका नाम खनिज गैडोलिनिट के नाम पर रखा गया है, यह उन खनिजों में से एक है जिसमें गैडोलीनियम पाया जाता है, जिसका नाम फ़िनिश रसायनज्ञ जोहान गैडोलिन के नाम पर रखा गया है। शुद्ध गैडोलीनियम को पहली बार 1886 के आसपास रसायनज्ञ पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबॉड्रन द्वारा अलग किया गया था।

गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, इस हद तक कि गैडोलिनियम का 1% जितना कम लोहा, क्रोमियम और संबंधित धातुओं के उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के लिए कार्य क्षमता और प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है। गैडोलिनियम एक धातु या नमक के रूप में न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है इसलिए, कभी-कभी न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी और परमाणु प्रतिघातकों में परिरक्षण के लिए उपयोग किया जाता है।

अधिकांश दुर्लभ पृथ्वी की तरह गैडोलिनियम फ्लोरोसेंट गुणों के साथ त्रिसंयोजक आयन बनाता है और गैडोलिनियम (III) के लवण विभिन्न अनुप्रयोगों में फॉस्फोर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

पानी में घुलनशील लवणों में गैडोलिनियम (III) आयन स्तनधारियों के लिए अत्यधिक विषैले होते हैं हालांकि, केलेशन गैडोलिनियम (III) यौगिक गैडोलीनियम (III) को जीव के संपर्क में आने से रोकते हैं और ऊतकों में जमा होने से पहले अधिकांश स्वस्थ गुर्दे द्वारा उत्सर्जित होते हैं। इसके अनुचुंबकीय गुणों के कारण चिकित्सा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में कीलेटेड कार्बनिक गैडोलिनियम परिसरों के समाधान का उपयोग में अंतः शिरा प्रशासित गैडोलीनियम-आधारित एमआरआई (MRI) विषमता प्रतिनिधियों के रूप में किया जाता है। मस्तिष्क, हृदय की मांसपेशियों, गुर्दे, अन्य अंगों और त्वचा के ऊतकों में अलग-अलग मात्रा में जमा मुख्य रूप से अल्ट्राफिल्ट्रेशन (गुर्दे) के कार्य चेलेट्स की संरचना (रैखिक या मैक्रोसाइक्लिक) और प्रशासित खुराक पर निर्भर करता है।

भौतिक गुण
गैडोलिनियम लैंथेनाइड श्रृंखला का आठवां सदस्य है। आवर्त सारणी में यह युरोपियम के बाईं ओर और टर्बियम के दाईं ओर और एक्टिनाइड क्यूरियम के ऊपर तत्वों के बीच दिखाई देता है। यह सफेद-चांदी आघातवर्धनीयता, नमनीय दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। इसके 64 इलेक्ट्रॉन [Xe]4f 75d16s 2 के विन्यास में व्यवस्थित किया गया है, जिनमें से दस 4f, 5d और 6s संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं।

अन्य धातुओं की तरह लैंथेनाइड श्रृंखला में अधिकांश तीन इलेक्ट्रॉन सामान्य तौर पर संयोजन इलेक्ट्रॉनों के रूप में उपलब्ध होते हैं। शेष 4f इलेक्ट्रॉन बहुत मजबूती से बंधे हुए हैं: इसका कारण यह है कि 4f ग्रहपथ इलेक्ट्रॉनों के निष्क्रिय क्सीनन अन्तर्भाग के माध्यम से नाभिक में सबसे अधिक प्रवेश करते हैं, इसके बाद 5d और 6s होते हैं और यह उच्च आयनिक आवेश के साथ बढ़ता है। गैडोलिनियम कमरे के 1235 C से ऊपर के तापमान पर षट्कोण संवृत-परिपूर्ण α-रूप में क्रिस्टलीकृत होता है, यह अपने β-रूप में बनता या रूपांतरित होता है, जिसमें शरीर-केंद्रित घन संरचना होती है।

आइसोटोप गैडोलीनियम-157 में किसी भी स्थिर न्यूक्लाइड के बीच उच्चतम थर्मल न्यूट्रॉन अधिकृत क्रॉस-सेक्शन लगभग 259,000 बार्न (यूनिट) हैं। केवल क्सीनन-135 में उच्च अधिकृत क्रॉस-सेक्शन है, लगभग 2.0 मिलियन बार्न, लेकिन यह आइसोटोप रेडियोधर्मी है।

माना जाता है कि गैडोलिनियम 20 C से कम तापमान पर फेरोमैग्नेटिक होता है [8] और इस तापमान से ऊपर अत्यधिक से अनुचुंबकीय होता है। इस बात के सबूत हैं कि गैडोलिनियम 20 C से नीचे फेरोमैग्नेटिक के बजाय एक कुंडलित प्रतिलौह चुंबकत्व है। गैडोलीनियम एक मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव प्रशीतन प्रदर्शित करता है मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव जिससे चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करने पर इसका तापमान बढ़ जाता है और चुंबकीय क्षेत्र छोड़ने पर घट जाता है। यौगिक Gd5(Si1-xGex)4 में लगभग 300 केल्विन तक उच्च तापमान पर एक महत्वपूर्ण मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव देखा जाता है।

अलग-अलग गैडोलीनियम परमाणुओं को फुलरीन अणुओं में संपुटित करके अलग किया जा सकता है, जहां उन्हें एक संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदशंक यंत्र के साथ देखा जा सकता है। व्यक्तिगत Gd परमाणु और छोटे Gd समूह कार्बन नैनोट्यूब में सम्मिलित किए जा सकते हैं।

रासायनिक गुण
Gd(III) यौगिक बनाने के लिए गैडोलिनियम अधिकांश तत्वों के साथ जुड़ता है। यह ऊंचे तापमान पर नाइट्रोजन, कार्बन, सल्फर, फॉस्फोरस, बोरोन, सेलेनियम, सिलिकॉन और आर्सेनिक के साथ मिलकर द्विआधारी यौगिक बनाता है।

अन्य दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के विपरीत धात्विक गैडोलीनियम शुष्क हवा में अपेक्षाकृत स्थिर होता है। हालाँकि, यह नम हवा में जल्दी से धूमिल हो जाता है, जिससे शिथिल-पालन करने वाला गैडोलिनियम (III) ऑक्साइड (Gd2O3)का निर्माण होता है:
 * 4 जीडी + 3 ओ2 → 2 जी.डी2O3,

जो अधिक सतह को ऑक्सीकरण के लिए उजागर करता है।

गैडोलीनियम मजबूत कम करने वाला प्रतिनिधि है, जो कई धातुओं के ऑक्साइड को उनके तत्वों में कम कर देता है। गैडोलिनियम काफी विद्युत-धनात्मक है और ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है और गर्म पानी के साथ गैडोलिनियम (III) हाइड्रॉक्साइड (GdOH3)बनाने के लिए बहुत जल्दी प्रतिक्रिया करता है:
 * 2 जीडी + 6 एच2ओ → 2 जीडी (ओएच)3 + 3 एच2.

गैडोलीनियम धातु पर रंगहीन Gd(III) आयन युक्त घोल बनाने के लिए dilute सल्फ्यूरिक अम्ल द्वारा आसानी से हमला किया जाता है, जो [Gd(H2O)9]3+ परिसरों के रूप में उपस्थित होता है:
 * 2 जीडी + 3 एच2इसलिए4 + 18 एच2ओ → 2 [जीडी (एच2ओ)9]3+ + 3 + 3 एच2.

रासायनिक यौगिक
इसके अधिकांश यौगिकों में कई दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं की तरह गैडोलीनियम ऑक्सीकरण अवस्था +3 को अपनाता है। हालांकि, गैडोलीनियम 0, +1 और +2 ऑक्सीकरण राज्यों में दुर्लभ फंक्शनों पर पाया जा सकता है सभी चार ट्राइहैलाइड ज्ञात हैं, आयोडाइड को छोड़कर सभी सफेद होते हैं। सामान्य हैलाइड्स का सामना गैडोलिनियम (III) क्लोराइड (GdCl3), गैडोलिनियम (III) नाइट्रेट जैसे लवण देने के लिए ऑक्साइड अम्ल में घुल जाता है।

गैडोलिनियम (III) अधिकांश लैंथेनाइड आयनों की तरह उच्च समन्वय संख्या वाले परिसरों का निर्माण करता हैं। इस प्रवृत्ति को चीलेटिंग एजेंट DOTA (चेलेटर), एक ऑक्टा denticity आख्यान के उपयोग द्वारा चित्रित किया गया है। जीडी (डीओटीए) के लवण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में उपयोगी होते हैं। विभिन्न प्रकार के संबंधित कीलेट परिसरों को विकसित किया गया है, जिसमें गैडोडायमाइड भी सम्मिलित है।

घटे हुए गैडोलीनियम यौगिकों को जाना जाता है, विशेष रूप से ठोस अवस्था में जाना

ना जाता है, गैडोलिनियम (II) हलाइड्स को टैंटलम कंटेनरों में धात्विक Gd की उपस्थिति में Gd(III) हलाइड्स को गर्म करके प्राप्त किया जाता है। गैडोलिनियम सेस्क्विक्लोराइड Gd2Cl3 भी बनाता है, जिसे 800 Cपर एनीलिंग करके GdCl में कम किया जा सकता है। यह गैडोलीनियम (I) क्लोराइड स्तरित ग्रेफाइट जैसी संरचना के साथ प्लेटलेट्स बनाता है।

समस्थानिक
प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले गैडोलीनियम छह स्थिर समस्थानिकों से बना होता है, 154जीडी, 155जीडी, 156जीडी, 157जीडी, 158जीडी और 160जीडी, और एक रेडियो आइसोटोप, 152Gd, से बना है, जिसमें आइसोटोप158Gd सबसे प्रचुर मात्रा में (24.8% प्राकृतिक प्रचुरता) है। 160जीडी के अनुमानित दोहरे बीटा क्षय को कभी नहीं देखा गया है (1.3×1021  से अधिक के आधे जीवन पर एक प्रयोगात्मक निचली सीमा को मापा गया है ।

गैडोलीनियम के तैंतीस रेडियोआइसोटोप देखे गए हैं, जिनमें सबसे सबसे अधिक स्थिर152Gd (स्वाभाविक रूप से उत्पन्न), लगभग 1.08×1014 वर्ष का आधा जीवन और, और 150Gd, 1.79×106 वर्ष का आधा जीवन है। शेष सभी रेडियोधर्मी समस्थानिकों का आधा जीवन 75 वर्ष से कम है। इनमें से अधिकांश का आधा जीवन 25 सेकंड से कम है। गैडोलिनियम आइसोटोप में चार मेटास्टेबल आइसोमर्स होते हैं, जिनमें सबसे अधिक स्थिर होता है 143मीजीडी (टी1/2= 110 सेकंड), 145मीजीडी (टी1/2= 85 सेकंड) और 141मीजीडी (टी1/2= 24.5 सेकंड) होता हैं।

सबसे प्रचुर मात्रा में स्थिर आइसोटोप से कम परमाणु द्रव्यमान वाले आइसोटोप, 158Gd, मुख्य रूप से यूरोपियम के समस्थानिकों में इलेक्ट्रॉन अभिग्रहण द्वारा क्षय होता है। उच्च परमाणु द्रव्यमान पर, प्राथमिक क्षय मोड बीटा क्षय है, और प्राथमिक उत्पाद टेरबियम के समस्थानिक हैं।

इतिहास
गैडोलिनियम का नाम खनिज गैडोलिनाइट के नाम पर रखा गया है, बदले में इसका नाम फिनिश रसायनज्ञ और भूविज्ञानी जोहान गैडोलिन के नाम पर रखा गया है। 1880 में, स्विस रसायनशास्त्री जीन चार्ल्स गैलीसार्ड डी मरिग्नाक ने गैडोलीनाइट के नमूनों में गैडोलिनियम से स्पेक्ट्रोस्कोपिक लाइनों का अवलोकन किया (जिसमें वास्तव में अपेक्षाकृत कम गैडोलीनियम होता है, लेकिन एक स्पेक्ट्रम दिखाने के लिए पर्याप्त होता है) और अलग खनिज सेराइट में। बाद के खनिज में नई वर्णक्रमीय रेखा के साथ कहीं अधिक तत्व शामिल थे। डी मेरिग्नैक ने अंततः एक खनिज ऑक्साइड को सेराइट से अलग किया, जिसे उन्होंने महसूस किया कि यह इस नए तत्व का ऑक्साइड था। उन्होंने ऑक्साइड का नाम "गैडोलिनिया" रखा। क्योंकि उन्होंने महसूस किया कि गैडोलिनिया एक नए तत्व का ऑक्साइड था, उन्हें गैडोलिनियम की खोज का श्रेय दिया जाता है। फ्रांसीसी रसायनज्ञ पॉल-एमिल लेकोक डी बोइसबॉड्रन ने 1886 में गैडोलिनिया से गैडोलीनियम धातु को अलग किया।

घटना
गैडोलिनियम कई खनिजों जैसे मोनाजाइट और बास्टनासाइट में एक घटक है। धातु स्वाभाविक रूप से मौजूद होने के लिए बहुत प्रतिक्रियाशील है। विरोधाभासी रूप से, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, खनिज गैडोलिनिट में वास्तव में इस तत्व का केवल निशान होता है। पृथ्वी की पपड़ी में प्रचुरता लगभग 6.2 mg/kg है। मुख्य खनन क्षेत्र चीन, अमेरिका, ब्राजील, श्रीलंका, भारत और ऑस्ट्रेलिया में हैं, जहां भंडार दस लाख टन से अधिक होने की उम्मीद है। शुद्ध गैडोलीनियम का विश्व उत्पादन प्रति वर्ष लगभग 400 टन है। आवश्यक गैडोलीनियम वाला एकमात्र ज्ञात खनिज, लेपर्सोनाइट-(जीडी), बहुत दुर्लभ है।

उत्पादन
गैडोलीनियम का उत्पादन मोनाज़ाइट और बास्टनासाइट दोनों से होता है।
 * 1) कुचले हुए खनिजों को हाइड्रोक्लोरिक एसिड या सल्फ्यूरिक एसिड के साथ निकाला जाता है, जो अघुलनशील ऑक्साइड को घुलनशील क्लोराइड या सल्फेट में परिवर्तित करता है।
 * 2) अम्लीय फिल्ट्रेट्स को आंशिक रूप से कास्टिक सोडा से पीएच 3–4 तक बेअसर हो जाते है। थोरियम इसके हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित होता है, और फिर इसे हटा दिया जाता है।
 * 3) रेयर अर्थ को उनके अघुलनशील ऑक्सालेट में बदलने के लिए शेष घोल को अमोनियम ऑक्सालेट से उपचारित किया जाता है। गर्म करने पर ऑक्सलेट ऑक्साइड में बदल जाते हैं।
 * 4) ऑक्साइड नाइट्रिक एसिड में घुल जाते हैं जो मुख्य घटकों में से एक सेरियम को बाहर कर देता है, जिसका ऑक्साइड HNO3 में अघुलनशील होता है।
 * 5) गैडोलीनियम, समैरियम और यूरोपियम के दोहरे लवणों के क्रिस्टलीकृत मिश्रण का उत्पादन करने के लिए घोल को मैग्नीशियम नाइट्रेट के साथ उपचारित किया जाता है।
 * 6) आयन विनिमय क्रोमैटोग्राफी द्वारा लवणों को अलग किया जाता है।
 * 7) इसके बाद रेयर-अर्थ आयनों को एक उपयुक्त जटिल एजेंट द्वारा चुनिंदा रूप से धोया जाता है।

आर्गन वातावरण में या लवण से कैल्शियम के साथ गर्म करके प्राप्त किया जाता है 1450 C पर कैल्शियम के साथ गर्म करके गैडोलिनियम धातु अपने ऑक्साइड या लवण से प्राप्त की जाती है। कम दबाव पर 1,312 °C (2,394 °F) (Gd का द्रवण-विंदु) से कम तापमान पर उपयुक्त धातु के साथ पिघले हुए GdCl3 को कम करके स्पंज गैडोलीनियम का उत्पादन किया जा सकता है।

अनुप्रयोग
गैडोलिनियम का कोई बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग नहीं है, लेकिन इसके कई विशिष्ट उपयोग हैं।

न्यूट्रॉन अवशोषक
क्योंकि गैडोलिनियम में एक उच्च न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन है, यह न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी और परमाणु रिएक्टरों के परिरक्षण में उपयोग के लिए प्रभावी है। यह कुछ परमाणु रिएक्टरों में एक द्वितीयक, आपातकालीन शट-डाउन उपाय के रूप में प्रयोग किया जाता है, विशेष रूप से CANDU रिएक्टर प्रकार। गैडोलिनियम का उपयोग परमाणु समुद्री प्रणोदन प्रणालियों में ज्वलनशील जहर के रूप में किया जाता है। Gadolinium-157 का उपयोग न्यूट्रॉन थेरेपी में ट्यूमर को लक्षित करने के लिए किया जाता है।

मिश्र
गैडोलिनियम में असामान्य धातुकर्म गुण होते हैं, गैडोलिनियम 1% के रूप में कम से कम उच्च तापमान और ऑक्सीकरण के लिए लोहे, क्रोमियम और संबंधित मिश्र धातुओं की कार्य क्षमता और प्रतिरोध में सुधार होता है।

चुंबकीय कंट्रास्ट एजेंट
गैडोलिनियम 20 Cके फेरोमैग्नेटिक क्यूरी बिंदु के साथ कमरे के तापमान पर पैरामैग्नेटिक है। पैरामैग्नेटिक आयन, जैसे गैडोलिनियम, परमाणु स्पिन  रिलैक्सेशन रेट बढ़ाते हैं, गैडोलिनियम को मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (एमआरआई) के लिए एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट के रूप में उपयोगी बनाते हैं। चिकित्सा और चुंबकीय अनुनाद एंजियोग्राफी (एमआरए) प्रक्रियाओं में छवियों को बढ़ाने के लिए अंतःशिरा विपरीत एजेंटों के रूप में किया जाता है। मैग्नेविस्ट सबसे व्यापक उदाहरण है।  गैडोलिनियम से भरे नैनोट्यूब, जिन्हें "गैडोनैनोट्यूब" कहा जाता है, सामान्य गैडोलिनियम कंट्रास्ट एजेंट की तुलना में 40 गुना अधिक प्रभावी होते हैं। पारंपरिक गैडोलीनियम-आधारित कंट्रास्ट एजेंट लक्षित नहीं होते हैं, आम तौर पर इंजेक्शन के बाद पूरे शरीर में वितरित होते हैं, लेकिन रक्त-मस्तिष्क की बाधा को पार नहीं करेंगे।  मस्तिष्क ट्यूमर, और अन्य विकार जो रक्त-मस्तिष्क बाधा को कम करते हैं, इन एजेंटों को मस्तिष्क में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं और कंट्रास्ट-एन्हांस्ड एमआरआई द्वारा उनकी पहचान की सुविधा प्रदान करते हैं। इसी तरह उपास्थि के विलंबित गैडोलीनियम-वर्धित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग एक आयनिक यौगिक एजेंट का उपयोग करता है, मूल रूप से मैग्नेविस्ट, जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के आधार पर स्वस्थ उपास्थि से बाहर रखा गया है, लेकिन पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस जैसे रोगों में प्रोटीओग्लाइकेन-डेप्लेटेड उपास्थि में प्रवेश करेगा।

फास्फोरस
गैडोलिनियम का उपयोग मेडिकल इमेजिंग में फॉस्फोर के रूप में किया जाता है। यह बहुलक मैट्रिक्स में निलंबित एक्स-रे डिटेक्टरों की फॉस्फोर परत में निहित है। फॉस्फर परत पर टर्बियम-डोप्ड गैडोलिनियम ऑक्सीसल्फ़ाइड (जी.डी2O2S:Tb) स्रोत से निकलने वाली एक्स-रे को प्रकाश में परिवर्तित करता है। Tb3+ की उपस्थिति के कारण 540 एनएम पर हरे रंग के प्रकाश उत्सर्जन करती है, जो इमेजिंग गुणवत्ता बढ़ाने के लिए बहुत उपयोगी है। Gd का ऊर्जा रूपांतरण 20% तक है, जिसका अर्थ है कि फॉस्फोर परत से टकराने वाली एक्स-रे ऊर्जा का पांचवां हिस्सा दृश्यमान फोटॉन में परिवर्तित किया जा सकता है। गैडोलिनियम ऑक्सीऑर्थोसिलिकेट (G.d2y5, जीएसओ एक एकल क्रिस्टल है जिसका उपयोग मेडिकल इमेजिंग जैसे कि पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी और न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए एक सिंटिलेटर के रूप में किया जाता है।

गैडोलीनियम यौगिकों का उपयोग रंगीन टीवी ट्यूबों के लिए हरे फॉस्फोर बनाने के लिए भी किया जाता है।

गामा किरण उत्सर्जक
Gadolinium-153 का उत्पादन मौलिक यूरोपियम या समृद्ध गैडोलीनियम लक्ष्य से परमाणु रिएक्टर में किया जाता है। इसका आधा जीवन है $240$ दिन और 41 keV और 102 keV के उच्च शिखर के साथ गामा विकिरण उत्सर्जित करता है। इसका उपयोग कई गुणवत्ता-आश्वासन अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि लाइन स्रोत और अंशांकन प्रेत, यह सुनिश्चित करने के लिए कि परमाणु-चिकित्सा इमेजिंग सिस्टम सही ढंग से काम करते हैं और रोगी के अंदर रेडियोआइसोटोप वितरण की उपयोगी छवियां उत्पन्न करते हैं। इसका उपयोग एक्स-रे अवशोषण माप में गामा-रे स्रोत के रूप में और ऑस्टियोपोरोसिस स्क्रीनिंग के लिए अस्थि घनत्व गेज में भी किया जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल डिवाइस
गैडोलिनियम का उपयोग गैडोलीनियम येट्रियम गार्नेट (Gd:Y3Al5O12) बनाने के लिए किया जाता है, जिसमें माइक्रोवेव अनुप्रयोग होते हैं और इसका उपयोग विभिन्न ऑप्टिकल घटकों के निर्माण में और मैग्नेटो-ऑप्टिकल फिल्मों के लिए सब्सट्रेट सामग्री के रूप में किया जाता है।

ईंधन सेल में इलेक्ट्रोलाइट
गैडोलिनियम ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं (SOFCs) में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में भी काम कर सकता है। सेरियम ऑक्साइड (गैडोलिनियम-डोप्ड सेरिया के रूप में) जैसी सामग्रियों के लिए गैडोलिनियम को डोपेंट के रूप में उपयोग करने से उच्च आयनिक प्रवाहकत्त्व और कम ऑपरेटिंग तापमान दोनों वाले इलेक्ट्रोलाइट मिलते हैं।

चुंबकीय प्रशीतन
कमरे के तापमान के पास चुंबकीय प्रशीतन पर अनुसंधान किया जा रहा है, जो परंपरागत प्रशीतन विधियों पर महत्वपूर्ण दक्षता और पर्यावरणीय लाभ प्रदान कर सकता है। गैडोलीनियम-आधारित सामग्री, जैसे जी.डी5(औरxजीई1−x)4, अपने उच्च क्यूरी तापमान और विशाल मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव के कारण वर्तमान में सबसे आशाजनक सामग्री हैं। शुद्ध Gd स्वयं 20 Cके क्यूरी तापमान के पास एक बड़े मैग्नेटोकलोरिक प्रभाव को प्रदर्शित करता है, और इसने जीडी मिश्र धातुओं के उत्पादन में बड़े प्रभाव और ट्यून करने योग्य क्यूरी तापमान में रुचि दिखाई हैं। जीडी में5(औरxजीई1−x)4क्यूरी तापमान को समायोजित करने के लिए Si और Ge संयोजनों को बदला जा सकता  हैं।

अतिचालक
गैडोलिनियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (GdBCO) एक सुपरकंडक्टर है  सुपरकंडक्टिंग मोटर्स या जेनरेटर जैसे पवन टर्बाइनों में अनुप्रयोगों के साथ। इसे उसी तरह से निर्मित किया जा सकता है जिस तरह से सबसे व्यापक रूप से शोध किए गए कप्रेट उच्च तापमान सुपरकंडक्टर, येट्रियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (YBCO) और एक समान रासायनिक संरचना (GdBa) का उपयोग करता है।2साथ3O7−δ ). इसका उपयोग 2014 में थोक उच्च तापमान सुपरकंडक्टर में उच्चतम फंसे हुए चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक नया विश्व रिकॉर्ड स्थापित करने के लिए किया गया था, जिसमें 17.6T का क्षेत्र दो GdBCO बल्क के भीतर फंसा हुआ था।

आला और पूर्व अनुप्रयोग
गैडोलिनियम का उपयोग सुपरनोवा विस्फोटों को समझने के लिए जापानी सुपर कमियोकांडे डिटेक्टर में एंटीन्यूट्रिनोस का पता लगाने के लिए किया जाता है। कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन जो डिटेक्टर के अल्ट्राप्योर पानी में प्रोटॉन द्वारा एंटीन्यूट्रिनो अवशोषण से उत्पन्न होते हैं, गैडोलिनियम नाभिक द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं, जो बाद में गामा किरणों का उत्सर्जन करते हैं जिन्हें एंटीन्यूट्रिनो सिग्नेचर के हिस्से के रूप में पहचाना जाता है। गैडोलिनियम गैलियम गार्नेट (GGG, Gd3Ga5O12) का उपयोग नकली हीरे और कंप्यूटर बबल मेमोरी के लिए किया जाता था।

सुरक्षा
एक मुक्त आयन के रूप में, गैडोलिनियम को अक्सर अत्यधिक विषैला बताया जाता है, लेकिन एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट चेलेटेड यौगिक होते हैं और अधिकांश व्यक्तियों में उपयोग किए जाने के लिए पर्याप्त सुरक्षित माने जाते हैं। जानवरों में मुक्त गैडोलीनियम आयनों की विषाक्तता कैल्शियम-आयन चैनल पर निर्भर कई प्रक्रियाओं के हस्तक्षेप के कारण होती है। LD50|50% घातक खुराक लगभग 0.34 mmol/kg (IV, माउस) है या 100–200 मिलीग्राम/किग्रा। कृन्तकों में विषाक्तता के अध्ययन से पता चलता है कि गैडोलिनियम (जो इसकी घुलनशीलता में भी सुधार करता है) का केलेशन मुक्त आयन के संबंध में इसकी विषाक्तता को 31 गुना कम कर देता है (यानी, जीडी-केलेट के लिए घातक खुराक 31 गुना बढ़ जाती है)।  इसलिए यह माना जाता है कि गैडोलीनियम-आधारित कंट्रास्ट एजेंटों (GBCAs ) मनुष्यों में कीलेटिंग एजेंट की ताकत पर निर्भर करेगा; हालाँकि यह शोध अभी भी पूरा नहीं हुआ है। दुनिया भर में लगभग एक दर्जन विभिन्न Gd कीलेटिंग एजेंटों को MRI कंट्रास्ट एजेंटों के रूप में अनुमोदित किया गया है। गुर्दे की विफलता वाले रोगियों में नेफ्रोजेनिक सिस्टमिक फाइब्रोसिस (NSF) नामक एक दुर्लभ लेकिन गंभीर बीमारी का खतरा होता है। यह गैडोलीनियम आधारित कंट्रास्ट एजेंटों के उपयोग के कारण होता है। रोग स्क्लेरोमाइक्सेडेमा और कुछ हद तक स्क्लेरोडर्मा जैसा दिखता है। कंट्रास्ट एजेंट को इंजेक्ट किए जाने के महीनों बाद यह हो सकता है। गैडोलिनियम के साथ इसका जुड़ाव और वाहक अणु नहीं इसकी पुष्टि विभिन्न विपरीत सामग्रियों के साथ होने से होती है जिसमें गैडोलिनियम बहुत भिन्न वाहक अणुओं द्वारा ले जाया जाता है। इस वजह से, किसी भी व्यक्ति के लिए इन एजेंटों का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है, जिनके गुर्दे की विफलता अंतिम चरण में होती है क्योंकि उन्हें आकस्मिक डायलिसिस की आवश्यकता होगी। GBCAs के प्रशासन के बाद घंटे से 2 महीने के भीतर सामान्य या लगभग सामान्य गुर्दे समारोह वाले विषयों में NSF के समान लेकिन समान लक्षण नहीं हो सकते हैं; इस स्थिति के लिए गैडोलीनियम डिपोजिशन डिजीज (GDD) नाम प्रस्तावित किया गया है, जो पहले से मौजूद बीमारी या बाद में एक वैकल्पिक ज्ञात प्रक्रिया के विकसित रोग की अनुपस्थिति में होता है। 2016 के एक अध्ययन ने GDD के कई वास्तविक मामलों की सूचना दी। हालांकि, उस अध्ययन में, प्रतिभागियों को ऑनलाइन सहायता समूहों से उन विषयों के लिए भर्ती किया गया था जिनकी पहचान गैडोलीनियम विषाक्तता के रूप में की गई थी, और कोई प्रासंगिक चिकित्सा इतिहास या डेटा एकत्र नहीं किया गया था। स्थिति के अस्तित्व को साबित करने के लिए अभी तक निश्चित वैज्ञानिक अध्ययन होना बाकी है।

कनाडाई एसोसिएशन ऑफ रेडियोलॉजिस्ट के मौजूदा दिशानिर्देशों में शामिल है क्या यह है कि डायलिसिस रोगियों को केवल आवश्यक होने पर ही गैडोलीनियम एजेंट प्राप्त करना चाहिए और उन्हें परीक्षा के बाद डायलिसिस प्राप्त करना चाहिए। यदि एक डायलिसिस रोगी पर कंट्रास्ट-वर्धित एमआरआई किया जाना चाहिए, तो यह अनुशंसा की जाती है कि कुछ उच्च जोखिम वाले कंट्रास्ट एजेंटों से बचा जाए, लेकिन यह नहीं कि कम खुराक पर विचार किया जाए। अमेरिकन कॉलेज ऑफ रेडियोलॉजी ने सलाह है कि एहतियाती उपाय के रूप में यथासंभव डायलिसिस से पहले कंट्रास्ट-वर्धित एमआरआई परीक्षाओं को बारीकी से किया जाना चाहिए, हालांकि यह एनएसएफ के विकास की संभावना को कम करने के लिए सिद्ध नहीं हुआ है। एफडीए अनुशंसा करता है कि गैडोलिनियम अवधारण की क्षमता पर विचार किया जाना चाहिए जब रोगियों में कई आजीवन खुराक, गर्भवती महिलाओं, बच्चों और सूजन की स्थिति वाले रोगियों में उपयोग किए जाने वाले GBCA के प्रकार का चयन किया जाता है। एनाफिलेक्टॉइड प्रतिक्रियाएं दुर्लभ हैं, जो लगभग 0.03-0.1% में होती हैं।

मानव उपयोग के कारण गैडोलीनियम संदूषण के दीर्घकालिक पर्यावरणीय प्रभाव चल रहे शोध का विषय है।

जैविक उपयोग
गैडोलिनियम की कोई ज्ञात मूल जैविक भूमिका नहीं है, लेकिन इसके यौगिकों का उपयोग बायोमेडिसिन में अनुसंधान उपकरण के रूप में किया जाता है Gd3+ यौगिक एमआरआई कंट्रास्ट एजेंटों के घटक हैं। सोडियम रिसाव चैनलों को अवरुद्ध करने और सक्रिय आयन चैनलों को फैलाने के लिए विभिन्न आयन चैनल इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी प्रयोगों में इसका उपयोग किया जाता है। गैडोलिनियम का उपयोग हाल ही में इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद के माध्यम से एक प्रोटीन में दो बिंदुओं के बीच की दूरी को मापने के लिए किया गया है, कुछ ऐसा जो गैडोलिनियम विशेष रूप से w-बैंड (95 GHz) आवृत्तियों पर ईपीआर (EPR) संवेदनशीलता के लिए उत्तरदायी है।

बाहरी संबंध

 * Nephrogenic Systemic Fibrosis – Complication of Gadolinium MR Contrast (series of images at MedPix website)
 * It's Elemental – Gadolinium
 * Refrigerator uses gadolinium metal that heats up when exposed to magnetic field
 * FDA advisory on gadolinium-based contrast
 * Abdominal MR imaging: important considerations for evaluation of gadolinium enhancement Rafael O.P. de Campos, Vasco Herédia, Ersan Altun, Richard C. Semelka, Department of Radiology University of North Carolina Hospitals Chapel Hill
 * Inside Japan’s Super Kamiokande 360 degree tour including details on adding Gadolinium to the pure water to aid in studying neutrinos