Эрбий, 68-й элемент периодической таблицы.
Открытиеэрбийполна поворотов и изгибов. В 1787 году в небольшом городке Итби, в 1,6 километрах от Стокгольма, Швеция, в черном камне был обнаружен новый редкоземельный элемент, названный иттриевой землей в соответствии с местом открытия. После Французской революции химик Моссандер использовал недавно разработанную технологию для восстановления элементарныхиттрийиз иттриевой земли. В этот момент люди поняли, что иттриевая земля не является «однокомпонентной» и обнаружили два других оксида: розовый называетсяоксид эрбия, а светло-фиолетовый называется оксидом тербия. В 1843 году Моссандер открыл эрбий итербий, но он не верил, что два найденных вещества были чистыми и, возможно, смешанными с другими веществами. В последующие десятилетия люди постепенно обнаружили, что в нем действительно смешано много элементов, и постепенно нашли другие элементы лантаноидов, кроме эрбия и тербия.
Изучение эрбия не было таким гладким, как его открытие. Хотя Моссанд открыл розовый оксид эрбия в 1843 году, чистые образцы были получены только в 1934 году.эрбий металлическийбыли извлечены благодаря постоянному совершенствованию методов очистки. Нагреванием и очисткойхлорид эрбияи калия, люди добились восстановления эрбия металлическим калием. Тем не менее, свойства эрбия слишком похожи на свойства других лантаноидов, что привело к почти 50-летнему застою в смежных исследованиях, таких как магнетизм, энергия трения и генерация искр. До 1959 года, с применением особой электронной структуры 4f-слоя атомов эрбия в новых оптических полях, эрбий привлек внимание, и были разработаны многочисленные приложения эрбия.
Эрбий, серебристо-белый, имеет мягкую текстуру и проявляет сильный ферромагнетизм только вблизи абсолютного нуля. Он является сверхпроводником и медленно окисляется воздухом и водой при комнатной температуре.Оксид эрбияэто розово-красный цвет, обычно используемый в фарфоровой промышленности и являющийся хорошей глазурью. Эрбий концентрируется в вулканических породах и имеет крупные месторождения полезных ископаемых на юге Китая.
Эрбий обладает выдающимися оптическими свойствами и может преобразовывать инфракрасный свет в видимый, что делает его идеальным материалом для изготовления инфракрасных детекторов и приборов ночного видения. Он также является искусным инструментом для обнаружения фотонов, способным непрерывно поглощать фотоны через определенные уровни возбуждения ионов в твердом теле, а затем обнаруживать и подсчитывать эти фотоны для создания детектора фотонов. Однако эффективность прямого поглощения фотонов трехвалентными ионами эрбия была невысокой. Только в 1966 году ученые разработали эрбиевые лазеры, косвенно захватывая оптические сигналы через вспомогательные ионы и затем передавая энергию эрбию.
Принцип действия эрбиевого лазера аналогичен принципу действия гольмиевого лазера, но его энергия намного ниже, чем у гольмиевого лазера. Эрбиевый лазер с длиной волны 2940 нанометров можно использовать для разрезания мягких тканей. Хотя этот тип лазера в средней инфракрасной области имеет плохую проникающую способность, он может быстро поглощаться влагой в тканях человека, достигая хороших результатов при меньшей энергии. Он может тонко резать, шлифовать и удалять мягкие ткани, достигая быстрого заживления ран. Он широко используется в лазерных операциях, таких как операции на полости рта, белая катаракта, косметология, удаление рубцов и удаление морщин.
В 1985 году Университет Саутгемптона в Великобритании и Северо-Восточный университет в Японии успешно разработали усилитель на основе волокна, легированного эрбием. В настоящее время компания Wuhan Optics Valley в Ухане, провинция Хубэй, Китай, может самостоятельно производить этот усилитель на основе волокна, легированного эрбием, и экспортировать его в Северную Америку, Европу и другие места. Это приложение является одним из величайших изобретений в области волоконно-оптической связи, поскольку при легировании определенной доли эрбия оно может компенсировать потерю оптических сигналов в системах связи. Этот усилитель в настоящее время является наиболее широко используемым устройством в волоконно-оптической связи, способным передавать оптические сигналы без ослабления.
Время публикации: 16 авг. 2023 г.