El hafnio es el elemento 72 de la tabla periódica, químicamente extremadamente similar al circonio. De todos los elementos, el hafnio y el circonio se encuentran entre los más difíciles de diferenciar, aunque la densidad del hafnio es aproximadamente el doble que la del circonio. El hafnio es un metal raro, plateado, dúctil y resistente a la corrosión, que representa solo el 0.00058% de la corteza superior de la Tierra en peso.
El hafnio es bien conocido entre químicos y físicos por varias razones. Una es por sus propiedades de absorción de neutrones. El hafnio se utiliza para fabricar las barras de control de los reactores nucleares. Cuando se empuja una barra de control de hafnio a un reactor, absorbe los neutrones perdidos liberados por reacciones nucleares alimentadas con uranio o plutonio, enfriando el reactor. Esto es esencial para mantener el reactor bajo control y evitar la fusión. Debido a que incluso las pequeñas impurezas de circonio pueden reducir radicalmente la capacidad de absorción nuclear del hafnio, es necesario un difícil proceso de separación para producir hafnio de la pureza necesaria para servir como barra de control.
Otra razón de la fama del hafnio es una aleación que puede producir, carburo de hafnio (HfC), que tiene el punto de fusión más alto de todos los compuestos binarios (3890 ° C, 7034 ° F). Aunque no se ha utilizado ampliamente en la construcción o aeroespacial, se ha sugerido como material de construcción para estructuras expuestas a calor intenso.
Quizás las propiedades más exóticas asociadas con el hafnio son las asociadas con su isómero nuclear, Hf-178-m2. Un isómero nuclear es una versión especial de un elemento que contiene protones y / o neutrones excitados en su núcleo, colocándolo por encima del estado fundamental. Esto le da el potencial de almacenar y liberar enormes cantidades de energía, en forma de rayos gamma. El isómero de hafnio tiene más potencial para almacenar energía que cualquier otro isómero de vida similar. (La mayoría de los isómeros se desintegran en una fracción de segundo). Un kilogramo de Hf-178-m2 puro tendría una energía calculada de 1330 gigajulios, el equivalente a explotar unas 317 toneladas métricas de TNT. Para bien o para mal, el Hf-178-m2 es bastante raro, y comúnmente se piensa que es la sustancia más cara del mundo, con un costo de millones por gramo. DARPA y el Pentágono han estudiado el uso del isómero de hafnio para crear bombas de rayos gamma que eluden los tratados nucleares, sin éxito conocido hasta el momento.