Tèrbyòmfè pati kategori loutè ra, ak yon abondans ki ba nan kwout Latè a nan sèlman 1.1 ppm. Oksid tèrbyòm reprezante mwens pase 0.01% nan total latè ra yo. Menm nan minrè latè ra lou ki gen anpil iyon itriyòm ak pi gwo kontni tèrbyòm, kontni tèrbyòm nan sèlman reprezante 1.1-1.2% nan total latè ra a, sa ki endike ke li fè pati kategori "nòb" eleman latè ra yo. Pou plis pase 100 ane depi dekouvèt tèrbyòm nan 1843, rareté ak valè li yo te anpeche aplikasyon pratik li pou yon bon bout tan. Se sèlman nan 30 dènye ane yo ke tèrbyòm te montre talan inik li.
Dekouvri Istwa
Chimis syèdwa Carl Gustaf Mosander te dekouvri tèrbiyòm nan lane 1843. Li te jwenn enpurte li yo nanOksid Yttrium(III)epiY2O3Yo rele Yttrium nan non vilaj Ytterby an Syèd. Anvan aparisyon teknoloji echanj iyon an, yo pa t izole tèrbium nan fòm pi li.
Mosant te premye divize oksid Yttrium(III) an twa pati, yo tout te rele dapre minrè: oksid Yttrium(III),Oksid èrbyòm(III), ak oksid tèrbyòm. Oksid tèrbyòm nan te konpoze okòmansman ak yon pati woz, akòz eleman ke yo konnen kounye a kòm èrbyòm. "Oksid èrbyòm(III)" (ki gen ladan sa nou rele tèrbyòm kounye a) te okòmansman pati esansyèlman san koulè nan solisyon an. Oksid ensolubl eleman sa a konsidere kòm mawon.
Apre sa, travayè yo te kapab apèn obsève ti "oksid Erbium(III)" san koulè a, men pati woz idrosolubl la pa t ka inyore. Deba sou egzistans oksid Erbium(III) la te leve plizyè fwa. Nan dezòd la, yo te ranvèse non orijinal la epi echanj non yo te bloke, kidonk yo te finalman mansyone pati woz la kòm yon solisyon ki gen erbium (nan solisyon an, li te woz). Kounye a, yo kwè ke travayè ki itilize bisulfat sodyòm oswa silfat potasyòm pranOksid Seryòm(IV)soti nan oksid Yttrium(III) epi san yo pa vle transfòme tèrbyòm nan yon sediman ki gen seryòm. Se sèlman anviwon 1% nan oksid Yttrium(III) orijinal la, ke yo konnen kounye a kòm "tèrbyòm", ki sifi pou bay oksid Yttrium(III) yon koulè jòn. Se poutèt sa, tèrbyòm se yon eleman segondè ki te genyen l okòmansman, epi li kontwole pa vwazen imedya li yo, gadolinyòm ak dispwozyòm.
Apre sa, chak fwa yo te separe lòt eleman latè ra nan melanj sa a, kèlkeswa pwopòsyon oksid la, yo te kenbe non tèrbyòm nan jiskaske finalman, yo te jwenn oksid mawon tèrbyòm nan fòm pi. Chèchè nan 19yèm syèk la pa t itilize teknoloji fliyoresans iltravyolèt pou obsève nodil jòn oswa vèt klere (III), sa ki te fè li pi fasil pou rekonèt tèrbyòm nan melanj solid oswa solisyon.
Konfigirasyon elektwon
Konfigirasyon elektwon:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
Konfigirasyon elektwonik tèrbyòm nan se [Xe] 6s24f9. Nòmalman, se sèlman twa elektwon ki ka retire anvan chaj nikleyè a vin twò gwo pou l ka iyonize plis, men nan ka tèrbyòm nan, tèrbyòm ki semi ranpli a pèmèt katriyèm elektwon an iyonize plis an prezans oksidan trè fò tankou gaz fliyò.
Tèrbyòm se yon metal latè ra blan ajan ki gen duktilite, rezistans, ak dousè ke ou ka koupe ak yon kouto. Pwen fizyon 1360 ℃, pwen ebulisyon 3123 ℃, dansite 8229 4kg/m3. Konpare ak premye Lanthanid yo, li relativman estab nan lè a. Kòm nevyèm eleman Lanthanid yo, tèrbyòm se yon metal ki gen yon elektrisite fò. Li reyaji avèk dlo pou fòme idwojèn.
Nan lanati, yo pa janm jwenn tèrbyòm kòm yon eleman lib, yon ti kantite ladan l egziste nan sab fosfoseryòm, toryòm ak Gadolinit. Tèrbyòm koegziste avèk lòt eleman latè ra nan sab monazit, ak yon kontni tèrbyòm jeneralman 0.03%. Lòt sous yo se ksenotim ak minrè lò nwa ra, tou de se melanj oksid epi yo genyen jiska 1% tèrbyòm.
Aplikasyon
Aplikasyon tèrbyòm nan sitou enplike domèn gwo teknoloji, ki se pwojè dènye kri ki mande anpil teknoloji ak konesans, ansanm ak pwojè ki gen benefis ekonomik siyifikatif, ak pèspektiv devlopman atiran.
Prensipal domèn aplikasyon yo enkli:
(1) Yo itilize li sou fòm melanj tè ra. Pa egzanp, yo itilize li kòm yon angrè konpoze tè ra ak yon aditif manje pou agrikilti.
(2) Aktivatè pou poud vèt nan twa poud fliyoresan prensipal yo. Materyèl optoelektwonik modèn yo mande pou yo itilize twa koulè fosfò debaz, sètadi wouj, vèt ak ble, ki ka itilize pou sentetize divès koulè. Epi tèrbiyòm se yon eleman endispansab nan anpil poud fliyoresan vèt kalite siperyè.
(3) Itilize kòm yon materyèl depo mayetik optik. Fim mens alyaj metal tranzisyon tèrbiyòm amorf yo te itilize pou fabrike disk mayetik-optik pèfòmans segondè.
(4) Fabrikasyon vè mayeto-optik. Vè rotatwa Faraday ki gen tèrbiyòm se yon materyèl kle pou fabrike rotatè, izolatè, ak sikilatè nan teknoloji lazè.
(5) Devlopman ak devlopman alyaj ferwomagnetostriktif terbium dysprosium (TerFenol) la louvri nouvo aplikasyon pou terbium.
Pou agrikilti ak elvaj bèt
Tèbyòm ki ra anpil ka amelyore kalite rekòt yo epi ogmante vitès fotosentèz la nan yon sèten ranje konsantrasyon. Konplèks Tèbyòm yo gen yon aktivite byolojik ki wo. Konplèks tèbyòm tèrnè yo, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, gen bon efè antibakteri ak bakterisid sou Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ak Escherichia coli. Yo gen yon spectre antibakteri laj. Etid konplèks sa yo bay yon nouvo direksyon rechèch pou dwòg bakterisid modèn yo.
Itilize nan domèn liminesans
Materyèl optoelektwonik modèn yo mande pou yo itilize twa koulè fosfò debaz, sètadi wouj, vèt ak ble, ki ka itilize pou sentetize divès koulè. Epi terbium se yon eleman endispansab nan anpil poud fliyoresan vèt kalite siperyè. Si nesans poud fliyoresan wouj pou televizyon koulè ki gen latè ra te ankouraje demann pou yttrium ak europium, alò aplikasyon ak devlopman terbium te ankouraje pa poud fliyoresan vèt twa koulè prensipal ki gen latè ra pou lanp. Nan kòmansman ane 1980 yo, Philips te envante premye lanp fliyoresan kontra enfòmèl ant nan mond lan ki ekonomize enèji epi li te byen vit ankouraje li atravè lemond. Iyon Tb3+ yo ka emèt limyè vèt ak yon longèdonn 545nm, epi prèske tout fosfò vèt ki gen latè ra yo itilize terbium kòm yon aktivatè.
Fosfor vèt pou tib reyon katodik televizyon koulè (CRT) te toujou baze sou sulfid zenk, ki bon mache epi efikas, men poud terbium nan te toujou itilize kòm fosfor vèt pou pwojeksyon televizyon koulè, tankou Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ ak LaOBr ∶ Tb3+. Avèk devlopman televizyon definisyon wo ekran (HDTV), yo ap devlope tou poud fliyoresan vèt pèfòmans wo pou CRT. Pa egzanp, yo te devlope yon poud fliyoresan vèt ibrid aletranje, ki gen ladan Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, ak Y2SiO5: Tb3+, ki gen ekselan efikasite liminesans nan dansite kouran ki wo.
Poud fliyoresan tradisyonèl pou reyon X se tungstat kalsyòm. Nan ane 1970 yo ak 1980 yo, yo te devlope fosfò latè ra pou ekran entansifyan, tankou souf aktive ak tèrbyòm, oksid lantàn ak bwòm aktive ak tèrbyòm (pou ekran vèt), souf aktive ak tèrbyòm, oksid ytriyòm (III), elatriye. Konpare ak tungstat kalsyòm, poud fliyoresan latè ra ka diminye tan iradyasyon reyon X pou pasyan yo pa 80%, amelyore rezolisyon fim reyon X yo, pwolonje dire lavi tib reyon X yo, epi redwi konsomasyon enèji. Yo itilize tèrbyòm tou kòm yon aktivatè poud fliyoresan pou ekran amelyorasyon reyon X medikal yo, sa ki ka amelyore anpil sansiblite konvèsyon reyon X an imaj optik, amelyore klè fim reyon X yo, epi redwi anpil dòz ekspozisyon reyon X nan kò imen an (pa plis pase 50%).
Yo itilize Terbium tou kòm yon aktivatè nan fosfò blan LED ki eksite pa limyè ble pou nouvo ekleraj semi-kondiktè. Li ka itilize pou pwodui fosfò kristal optik mayetik aliminyòm Terbium, lè l sèvi avèk dyòd ki emèt limyè ble kòm sous limyè eksitasyon, epi fluoresans ki pwodui a melanje ak limyè eksitasyon an pou pwodui limyè blan pi.
Materyèl elektwoliminesan ki fèt ak tèrbyòm yo gen ladan yo sitou fosfò vèt silfid zenk ak tèrbyòm kòm aktivatè. Anba iradyasyon iltravyolèt, konplèks òganik tèrbyòm yo ka emèt yon fluoresans vèt fò epi yo ka itilize kòm materyèl elektwoliminesan fim mens. Malgre ke yo te fè pwogrè siyifikatif nan etid fim mens elektwoliminesan konplèks òganik latè ra, toujou gen yon sèten diferans nan pratik, epi rechèch sou fim mens elektwoliminesan konplèks òganik latè ra ak aparèy yo toujou an pwofondè.
Yo itilize karakteristik fliyoresans tèrbyòm yo tou kòm sond fliyoresans. Pa egzanp, yo te itilize sond fliyoresans Ofloxacin tèrbyòm (Tb3+) pou etidye entèraksyon ant konplèks Ofloxacin tèrbyòm (Tb3+) ak ADN (ADN) atravè spectre fliyoresans ak spectre absòpsyon, sa ki endike ke sond Ofloxacin Tb3+ la ka fòme yon siyon ki lye ak molekil ADN yo, epi ADN nan ka amelyore fliyoresans sistèm Ofloxacin Tb3+ la anpil. Baze sou chanjman sa a, yo ka detèmine ADN nan.
Pou materyèl mayetik optik
Materyèl ki gen efè Faraday, ke yo rele tou materyèl mayeto-optik, yo lajman itilize nan lazè ak lòt aparèy optik. Gen de kalite komen materyèl mayeto-optik: kristal mayeto-optik ak vè mayeto-optik. Pami yo, kristal mayeto-optik (tankou grenat fè Yttrium ak grenat terbium gallium) gen avantaj frekans fonksyònman reglabl ak gwo estabilite tèmik, men yo chè epi difisil pou fabrike. Anplis de sa, anpil kristal mayeto-optik ki gen yon gwo ang wotasyon Faraday gen yon gwo absòpsyon nan seri ond kout la, sa ki limite itilizasyon yo. Konpare ak kristal mayeto-optik yo, vè mayeto-optik gen avantaj transmisyon segondè epi li fasil pou fè an gwo blòk oswa fib. Kounye a, vè mayeto-optik ki gen yon gwo efè Faraday se sitou vè dope ak iyon latè ra.
Itilize pou materyèl depo mayetik optik
Nan dènye ane yo, avèk devlopman rapid nan miltimedya ak automatisation biwo, demann pou nouvo disk mayetik ki gen gwo kapasite ap ogmante. Fim alyaj metal amorf terbium tranzisyon metal yo te itilize pou fabrike disk mayeto-optik ki gen gwo pèfòmans. Pami yo, fim mens alyaj TbFeCo a gen pi bon pèfòmans lan. Materyèl mayeto-optik ki baze sou Terbium yo te pwodui sou yon gwo echèl, epi disk mayeto-optik ki fèt avèk yo yo te itilize kòm konpozan depo òdinatè, ak yon kapasite depo ki ogmante pa 10-15 fwa. Yo gen avantaj gwo kapasite ak vitès aksè rapid, epi yo ka siye ak kouvri plizyè dizèn milye fwa lè yo itilize pou disk optik ki gen gwo dansite. Yo se materyèl enpòtan nan teknoloji depo enfòmasyon elektwonik. Materyèl mayeto-optik ki pi souvan itilize nan bann vizib ak enfrawouj ki toupre a se kristal sèl Terbium Gallium Garnet (TGG), ki se pi bon materyèl mayeto-optik pou fè rotatè ak izolatè Faraday.
Pou vè mayetik optik
Vè mayetik optik Faraday la gen bon transparans ak izotropi nan rejyon vizib ak enfrawouj yo, epi li ka fòme divès fòm konplèks. Li fasil pou pwodui pwodwi gwo gwosè epi yo ka trase l an fib optik. Se poutèt sa, li gen laj pèspektiv aplikasyon nan aparèy mayetik optik tankou izolatè mayetik optik, modilatè mayetik optik, ak detèktè kouran fib optik. Akòz gwo moman mayetik li yo ak ti koyefisyan absòpsyon nan zòn vizib ak enfrawouj la, iyon Tb3+ yo te vin iyon latè ra ki souvan itilize nan vè mayetik optik.
Alyaj feromagnetostriktif Terbium dysprosium
Nan fen 20yèm syèk la, avèk pwofondisman revolisyon syantifik ak teknolojik mondyal la, nouvo Materyèl Aplike sou tè ra ap parèt rapidman. An 1984, Inivèsite Eta Iowa nan Etazini, Laboratwa Ames nan Depatman Enèji Etazini ak Sant Rechèch Zam Sifas Marin Ameriken an (pèsonèl prensipal Konpayi Teknoloji Edge Ameriken an (ET REMA) ki te etabli pita a soti nan sant sa a) te devlope ansanm yon nouvo materyèl entelijan sou tè ra, sètadi materyèl mayetosstriktif jeyan tèrbium disprosyòm fè. Nouvo materyèl entelijan sa a gen karakteristik ekselan pou konvèti rapidman enèji elektrik an enèji mekanik. Transducteur anba dlo ak elektwo-akoustik ki fèt ak materyèl mayetosstriktif jeyan sa a te configuré avèk siksè nan ekipman naval, oratè deteksyon pi lwil oliv, sistèm kontwòl bri ak vibrasyon, ak sistèm eksplorasyon oseyan ak kominikasyon anba tè. Se poutèt sa, le pli vit ke materyèl mayetosstriktif jeyan tèrbium disprosyòm fè a te fèt, li te resevwa atansyon laj nan men peyi endistriyalize atravè lemond. Edge Technologies Ozetazini te kòmanse pwodui materyèl mayetosstriktif jeyan tèrbium disprosyòm fè an 1989 epi yo te rele yo Terfenol D. Apre sa, Syèd, Japon, Larisi, Wayòm Ini a ak Ostrali te devlope tou materyèl mayetosstriktif jeyan tèrbium disprosyòm fè.
Apati istwa devlopman materyèl sa a Ozetazini, ni envansyon materyèl la ni premye aplikasyon monopolistik li yo gen yon rapò dirèk ak endistri militè a (tankou marin nan). Malgre ke depatman militè ak defans Lachin yo ap ranfòse piti piti konpreyansyon yo sou materyèl sa a. Sepandan, apre Pouvwa Nasyonal Konplè Lachin nan ogmante anpil, egzijans pou reyalize estrateji konpetitif militè a nan 21yèm syèk la ak amelyore nivo ekipman yo pral sètènman trè ijan. Se poutèt sa, itilizasyon lajè materyèl mayetostriktif jeyan tèrbium disprosyòm fè pa depatman militè yo ak defans nasyonal yo pral yon nesesite istorik.
An brèf, anpil pwopriyete ekselan tèrbyòm fè li yon manm endispansab nan anpil materyèl fonksyonèl epi yon pozisyon iranplasabl nan kèk domèn aplikasyon. Sepandan, akòz pri tèrbyòm ki wo, moun yo ap etidye kijan pou evite epi minimize itilizasyon tèrbyòm pou diminye depans pwodiksyon yo. Pa egzanp, materyèl mayetik-optik latè ra yo ta dwe itilize tou disprosiyòm fè kobalt oswa gadolinyòm tèrbyòm kobalt ki pa koute chè otank posib; Eseye diminye kontni tèrbyòm nan poud fliyoresan vèt ki dwe itilize a. Pri a vin tounen yon faktè enpòtan ki limite itilizasyon tèrbyòm toupatou. Men, anpil materyèl fonksyonèl pa ka fè san li, kidonk nou dwe respekte prensip "itilize bon asye sou lam la" epi eseye ekonomize itilizasyon tèrbyòm otank posib.
Dat piblikasyon: 5 Jiyè 2023