Lur arraroen elementuakezinbestekoak dira goi-teknologia garatzeko, hala nola energia eta material berriak, eta aplikazio-balio zabala dute aeroespaziala, defentsa nazionala eta industria militarra bezalako alorretan. Gerra modernoaren emaitzek lur arraroen armak gudu-zelaian nagusitzen direla adierazten dute, lur arraroen abantaila teknologikoek abantaila teknologiko militarrak adierazten dituzte eta baliabideak edukitzea bermatuta dago. Hori dela eta, lur arraroak mundu osoko ekonomia nagusiek lehiatzen dituzten baliabide estrategiko bihurtu dira, eta lur arraroak bezalako lehengaien funtsezko estrategiak estrategia nazionaletara igotzen dira sarritan. Europak, Japoniak, Estatu Batuek eta beste herrialde eta eskualde batzuek arreta handiagoa jartzen diete funtsezko materialei, hala nola lur arraroak. 2008an, lur arraroen materialak "gako materialen estrategia" gisa zerrendatu zituen Estatu Batuetako Energia Sailak; 2010. urte hasieran, Europar Batasunak lur arraroen erreserba estrategiko bat ezarri zuela iragarri zuen; 2007an, Japoniako Hezkuntza, Kultura, Zientzia eta Teknologia Ministerioak, baita Ekonomia, Industria eta Teknologia Ministerioak ere "Elementu Estrategiko Plana" eta "Metal Arraroen Material Alternatiboak" plana proposatu zuten. Baliabideen erreserbetan, aurrerapen teknologikoan, baliabideen eskurapenean eta material alternatiboen bilaketan etengabeko neurriak eta politikak hartu dituzte. Artikulu honetatik abiatuta, editoreak zehatz-mehatz aurkeztuko ditu lur arraroen elementu horien garapen historiko garrantzitsuak eta ezinbestekoak diren misioak eta eginkizunak.
Terbioa Lur arraro astunen kategoriakoa da, lurrazalean ugaritasun baxua 1,1 ppm baino ez duena.Terbio oxidoalur arraro guztien % 0,01 baino gutxiago hartzen du. Terbio-eduki handiena duen itrio-ioi handiko lur arraroen mineral astunean ere, terbio-edukia lur arraro osoaren % 1,1-1,2 baino ez da hartzen, lur arraroen elementu "noble" kategoriakoa dela adieraziz. Terbioa harikortasuna eta ehundura nahiko biguna duen zilar grisezko metal bat da, labana batekin ireki daitekeena; Urtze-puntua 1360 ℃, irakite-puntua 3123 ℃, dentsitatea 8229 4kg/m3. 1843an terbioa aurkitu zenetik 100 urte baino gehiagotan, bere eskasiak eta balioak denbora luzez bere aplikazio praktikoa galarazi dute. Azken 30 urteotan bakarrik erakutsi du terbioak bere talentu berezia.
Terbioaren aurkikuntza
Epe berean noizlantanoaaurkitu zen, Karl G. Mosander suediarrak hasieran aurkitutakoa aztertu zuenitrioaeta 1842an txosten bat argitaratu zuen, hasieran aurkitutako itrio-lurra ez zela oxido elemental bakarra, hiru elementutako oxidoa baizik. 1843an, Mossander-ek terbio elementua aurkitu zuen itrio-lurraren ikerketen bidez. Oraindik ere horietako bati itrio-lurra eta horietako bati izena jarri zionerbio oxidoa. 1877. urtera arte ez zen ofizialki terbio izena jarri, Tb elementu ikurrarekin. Haren izena itrioaren iturri beretik dator, Suediako Stockholmetik gertu dagoen Ytterby herritik sortua, ytrio minerala aurkitu zen lehen aldiz. Terbioaren eta beste bi elementuren aurkikuntzak, lantanoa eta erbioa, lur arraroen elementuen aurkikuntzari bigarren atea ireki zion, haien aurkikuntzaren bigarren etapa markatuz. G. Urbanek 1905ean araztu zuen lehen aldiz.
Mossander
Terbioaren aplikazioa
ren aplikazioaterbioagehienbat goi-teknologiako arloak hartzen ditu barne, hau da, teknologia intentsiboa eta ezagutza intentsiboa punta-puntako proiektuak, baita onura ekonomiko handiak dituzten proiektuak ere, garapen-aukera erakargarriak dituztenak. Aplikazio-eremu nagusiak honako hauek dira: (1) lur arraro mistoen moduan erabiltzea. Esate baterako, lur arraroen ongarri konposatu eta pentsu gehigarri gisa erabiltzen da nekazaritzarako. (2) Hauts berdearen aktibatzailea hiru hauts fluoreszente primarioetan. Material optoelektroniko modernoak fosforoen oinarrizko hiru kolore erabiltzea eskatzen du, hots, gorria, berdea eta urdina, hainbat kolore sintetizatzeko erabil daitezkeenak. Eta terbioa ezinbesteko osagaia da kalitate handiko hauts fluoreszente berde askotan. (3) Biltegiratze magnetooptikoko material gisa erabiltzen da. Metal amorfo terbio trantsizio metal aleazio film meheak errendimendu handiko magneto-disko optikoak fabrikatzeko erabili dira. (4) Beira magnetooptikoa fabrikatzea. Terbioa duen Faraday beira birakaria biragailuak, isolatzaileak eta zirkulatzaileak laser teknologian fabrikatzeko funtsezko materiala da. (5) Terbio disprosio aleazio ferromagnetoestrictiboa (TerFenol) garapenak eta garapenak terbioaren aplikazio berriak ireki ditu.
Nekazaritza eta abeltzaintzarako
Lur arraroen terbioalaboreen kalitatea hobetu eta fotosintesi-tasa handitu dezake kontzentrazio-tarte jakin batean. Terbioaren konplexuek jarduera biologiko handia dute, eta terbioaren konplexu ternarioek, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, efektu antibacterial eta bakterizida onak dituzte Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis eta Escherichia coli-rengan, espektro zabaleko bakterioen aurkakoekin. propietateak. Konplexu horien azterketak farmako bakterizida modernoentzako ikerketa-norabide berria eskaintzen du.
Lumineszentziaren arloan erabiltzen da
Material optoelektroniko modernoak fosforoen oinarrizko hiru kolore erabiltzea eskatzen du, hots, gorria, berdea eta urdina, hainbat kolore sintetizatzeko erabil daitezkeenak. Eta terbioa ezinbesteko osagaia da kalitate handiko hauts fluoreszente berde askotan. Lur arraroen koloreko telebistako hauts fluoreszente gorriaren jaiotzak itrioaren eta europioaren eskaria bultzatu badu, terbioaren aplikazioa eta garapena lanparak egiteko hiru kolore primario berdearen hauts fluoreszenteak bultzatu ditu. 1980ko hamarkadaren hasieran, Philips-ek munduko lehen lanpara fluoreszente trinkoa asmatu zuen eta azkar sustatu zuen mundu osoan. Tb3 + ioiek argi berdea igor dezakete 545 nm-ko uhin-luzerarekin, eta ia lur arraroen hauts fluoreszente berde guztiek terbioa erabiltzen dute aktibazio gisa.
Koloretako telebista katodiko hodietarako (CRT) erabilitako hauts fluoreszente berdea beti izan da batez ere zink sulfuro merke eta eraginkorrean oinarrituta, baina terbio hautsa beti erabili izan da proiekzio koloreko telebistako hauts berde gisa, hala nola Y2SiO5: Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, eta LaOBr: Tb3+. Pantaila handiko definizio handiko telebista (HDTV) garatzearekin batera, CRTentzako errendimendu handiko hauts fluoreszente berdeak ere garatzen ari dira. Esaterako, atzerrian hauts fluoreszente berde hibrido bat garatu da, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ eta Y2SiO5: Tb3+z osatua, korronte dentsitate handiko lumineszentzia-eraginkortasun bikaina dutenak.
X izpien hauts fluoreszente tradizionala kaltzio-tungstatoa da. 1970eko eta 1980ko hamarkadetan, lur arraroen hauts fluoreszenteak garatu ziren sentsibilizazio pantailetarako, hala nola terbio aktibatuta dagoen lantano sulfuro oxidoa, terbio aktibatuta lantano bromuro oxidoa (pantaila berdeetarako) eta terbio aktibatuta itrio sulfuro oxidoa. Kaltzio-tungstatoarekin alderatuta, lur arraroen hauts fluoreszenteak pazienteentzako X izpien irradiazio-denbora % 80 murriztu dezake, X izpien filmen bereizmena hobetu, X izpien hodien bizi-iraupena luzatu eta energia-kontsumoa murrizten du. Terbioa hauts fluoreszentearen aktibatzaile gisa ere erabiltzen da X izpien medikuntza hobetzeko pantailetarako, eta horrek X izpien bihurketa irudi optikoen sentikortasuna asko hobe dezake, X izpien filmen argitasuna hobetu eta X-en esposizio-dosia asko murrizten du. izpiak giza gorputzari (% 50 baino gehiago).
Terbioaargi urdinak piztutako LED fosforo zuriaren aktibazio gisa ere erabiltzen da erdieroaleen argiztapen berrirako. Terbio aluminiozko magneto optikoko fosforoak ekoizteko erabil daiteke, argi urdina igortzen duten diodoak kitzikapen argi iturri gisa erabiliz, eta sortutako fluoreszentzia kitzikapen argiarekin nahasten da argi zuri purua sortzeko.
Terbioz egindako material elektroluminiszenteak batez ere zink sulfurozko hauts fluoreszente berdea dute terbioa aktibatzeko moduan. Irradiazio ultramorearen azpian, terbioaren konplexu organikoek fluoreszentzia berde indartsua igor dezakete eta film meheko material elektroluminiszente gisa erabil daitezke. Lur arraroen konplexu organikoko film mehe elektroluminiszenteen azterketan aurrerapen esanguratsuak eman diren arren, oraindik ere hutsune bat dago praktikotasunetik, eta lur arraroen konplexu organikoko film mehe elektroluminiszente eta gailuen ikerketa sakona da oraindik.
Terbioaren fluoreszentzia-ezaugarriak fluoreszentzia-zunda gisa ere erabiltzen dira. Ofloxacin terbium (Tb3+) konplexuaren eta azido desoxirribonukleikoaren (DNA) arteko elkarrekintza fluoreszentzia eta xurgapen espektroak erabiliz aztertu da, hala nola ofloxacin terbiumaren (Tb3+) fluoreszentzia zunda. Emaitzek erakutsi zuten ofloxacin Tb3+zundak DNA molekulen arteko lotura bat sor dezakeela eta azido desoxirribonukleikoak nabarmen hobetu dezake ofloxacin Tb3+sistemaren fluoreszentzia. Aldaketa horretan oinarrituta, azido desoxirribonukleikoa zehaztu daiteke.
Material magnetooptikoetarako
Faraday efektua duten materialak, material magnetooptiko gisa ere ezagunak, asko erabiltzen dira laserretan eta beste gailu optikoetan. Bi material magnetooptiko mota daude: kristal magnetooptikoak eta beira magnetooptikoa. Horien artean, kristal magnetooptikoek (esaterako, itrio-burdinazko granatea eta terbio-gallio-granatea) funtzionamendu-maiztasun erregulagarriaren eta egonkortasun termiko handiko abantailak dituzte, baina garestiak eta fabrikatzeko zailak dira. Gainera, Faraday errotazio-angelu handiak dituzten kristal magneto-optiko askok xurgapen handia dute uhin laburrean, eta horrek erabilera mugatzen du. Kristal magnetooptikoekin alderatuta, beira magnetooptikoak transmisio handiko abantaila du eta bloke edo zuntz handietan erraz bihur daiteke. Gaur egun, Faraday efektu handia duten betaurreko magnetooptikoak batez ere lur arraroen dopatutako betaurrekoak dira.
Biltegiratze magnetooptikoko materialetarako erabiltzen da
Azken urteotan, multimedia eta ofimatika azkarren garapenarekin, ahalmen handiko disko magnetiko berrien eskaera areagotu egin da. Metal amorfo terbio trantsizio metal aleazio film meheak errendimendu handiko magneto-disko optikoak fabrikatzeko erabili dira. Horien artean, TbFeCo aleaziozko film meheak du errendimendurik onena. Terbioan oinarritutako material magnetooptikoak ekoitzi dira eskala handian, eta haiekin egindako disko magnetooptikoak ordenagailuak biltegiratzeko osagai gisa erabiltzen dira, biltegiratze ahalmena 10-15 aldiz handitu delarik. Edukiera handiko eta sarbide azkarreko abiaduraren abantailak dituzte, eta dentsitate handiko disko optikoetarako erabiltzen direnean, hamarnaka mila aldiz garbitu eta estali daitezke. Material garrantzitsuak dira informazioa biltegiratzeko teknologia elektronikoan. Ikusgarri eta infragorri hurbileko bandetan gehien erabiltzen den material magnetooptikoa Terbium Gallium Garnet (TGG) kristal bakarrekoa da, hau da, Faraday errotagailuak eta isolatzaileak egiteko material magnetooptikorik onena.
Beira magneto optikorako
Faraday magneto-beira optikoak gardentasun eta isotropia onak ditu ikusgai eta infragorrien eskualdeetan, eta hainbat forma konplexu sor ditzake. Tamaina handiko produktuak ekoiztea erraza da eta zuntz optikoetara sar daiteke. Hori dela eta, aplikazio aukera zabalak ditu magnetooptikoko gailuetan, hala nola isolatzaile magnetooptikoetan, modulatzaile magnetooptikoetan eta zuntz optikoko korronte sentsoreetan. Momentu magnetiko handia eta ikusgarri eta infragorrien barrutian duen xurgapen koefiziente txikia dela eta, Tb3 + ioiak lur arraroen ioiak bihurtu dira betaurreko magnetooptikoetan.
Terbio disprosio aleazio ferromagnetoestrictiboa
mendearen amaieran, munduko iraultza teknologikoaren etengabeko sakontzearekin, lur arraroen aplikazio-material berriak azkar sortzen ari ziren. 1984an, Iowako Estatu Unibertsitateak, AEBetako Energia Saileko Ames Laborategiak eta AEBetako Armadaren Gainazaleko Armen Ikerketa Zentroak (hortik sortu zen Edge Technology Corporation (ET REMA) erakundearen langile nagusia) elkarlanean aritu ziren arraro berri bat garatzeko. lurreko material adimenduna, hots, terbio disprosioa material magnetoestrictiboa ferromagnetikoa. Material adimendun berri honek energia elektrikoa energia mekaniko bihurtzeko ezaugarri bikainak ditu. Material magnetoestrictibo erraldoi honekin egindako urpeko eta elektro-akustiko transduktoreak arrakastaz konfiguratu dira itsas ekipoetan, petrolio-putzuen detektatzeko bozgorailuetan, zarata eta bibrazioen kontrol-sistemetan eta ozeanoen esplorazio eta lurpeko komunikazio-sistemetan. Hori dela eta, terbio-disprosio-burdinazko material magnetoestrictibo erraldoia jaio bezain laster, mundu osoko herrialde industrializatuen arreta zabala jaso zuen. AEBetako Edge Technologies 1989an hasi zen terbio disprosio burdinazko material magnetoestrictibo erraldoiak ekoizten eta Terfenol D izena jarri zieten. Ondoren, Suediak, Japoniak, Errusiak, Erresuma Batuak eta Australiak ere garatu zituzten terbio disprosioko burdinazko material magnetostriktiboak.
Estatu Batuetan material honen garapenaren historiatik, bai materialaren asmakuntzak bai bere lehen aplikazio monopolistikoak industria militarrarekin (esaterako, itsas armadarekin) lotura zuzena dute. Txinako armada eta defentsa sailak pixkanaka material honen ulermena indartzen ari diren arren. Hala ere, Txinaren indar nazional integralaren hobekuntza esanguratsuarekin, 21. mendeko estrategia militar lehiakorra lortzeko eta ekipamendu maila hobetzeko eskaria oso premiazkoa izango da. Hori dela eta, militar eta defentsa nazionaleko departamentuek terbio-disprosio-burdinazko material magnetoestrictibo erraldoien erabilera zabala behar historikoa izango da.
Laburbilduz, propietate bikain askoterbioabihurtu material funtzional askoren ezinbesteko kide eta posizio ordezkaezina aplikazio eremu batzuetan. Hala ere, terbioaren prezio altua dela eta, jendea aztertzen aritu da nola saihestu eta gutxitu terbioaren erabilera ekoizpen kostuak murrizteko. Adibidez, lur arraroen material magnetooptikoek kostu baxuko disprosio burdin kobaltoa edo gadolinio terbio kobaltoa ere erabili beharko lukete ahal den neurrian; Saiatu erabili behar den hauts fluoreszente berdean terbio edukia murrizten. Prezioa faktore garrantzitsu bat bihurtu da terbioaren erabilera hedatua mugatzen duena. Baina material funtzional askok ezin dute hutsik egin, beraz, "palan altzairu ona erabiltzea" printzipioari eutsi behar diogu eta terbioaren erabilera ahalik eta gehien aurrezten saiatu behar dugu.
Argitalpenaren ordua: 2023-07-07