لیزر تولیوم در روش کم تهاجمی

تولیوم، عنصر 69 جدول تناوبی.

تولیم، عنصری که کمترین مقدار عناصر خاکی کمیاب را دارد، عمدتاً با عناصر دیگر در گادولینیت، زنوتیم، سنگ معدنی طلای کمیاب سیاه و مونازیت همزیستی دارد.

عناصر فلزی تولیوم و لانتانید به طور نزدیک در سنگ معدن بسیار پیچیده در طبیعت وجود دارند. به دلیل ساختارهای الکترونیکی بسیار مشابه، خواص فیزیکی و شیمیایی آنها نیز بسیار مشابه است و استخراج و جداسازی را بسیار دشوار می کند.

در سال 1879، کلیف شیمیدان سوئدی متوجه شد که جرم اتمی خاک اربیوم زمانی که خاک اربیوم باقیمانده را پس از جداسازی خاک ایتربیوم و خاک اسکاندیم مورد مطالعه قرار داد، ثابت نیست، بنابراین به جداسازی خاک اربیوم ادامه داد و در نهایت خاک اربیوم، خاک هولمیوم و خاک را جدا کرد. خاک تولیوم

فلز تولیوم، نقره ای سفید، انعطاف پذیر، نسبتا نرم، قابل برش با چاقو است، نقطه ذوب و جوش بالایی دارد، به راحتی در هوا خورده نمی شود و می تواند ظاهر فلز را برای مدت طولانی حفظ کند. به دلیل ساختار پوسته الکترونی خارج هسته ای خاص، خواص شیمیایی تولیوم بسیار شبیه به سایر عناصر فلزی لانتانید است. می تواند در اسید هیدروکلریک حل شود تا کمی سبز شودکلرید تولیوم (III).و جرقه های ایجاد شده توسط ذرات آن که در هوا می سوزند نیز روی چرخ اصطکاک دیده می شود.

ترکیبات تولیوم همچنین دارای خواص فلورسانس هستند و می توانند فلورسانس آبی را در زیر نور فرابنفش منتشر کنند که می تواند برای ایجاد برچسب ضد جعل برای ارز کاغذی استفاده شود. ایزوتوپ رادیواکتیو تولیوم 170 تولیوم نیز یکی از چهار منبع پرتوهای صنعتی پرکاربرد است و می تواند به عنوان ابزار تشخیصی برای کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی و همچنین ابزار تشخیص عیب برای قطعات مکانیکی و الکترونیکی استفاده شود.

تولیوم، که چشمگیر است، فناوری لیزر درمانی تولیوم و شیمی جدید غیر متعارف ایجاد شده به دلیل ساختار الکترونیکی ویژه خارج هسته ای آن است.

گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با تولیوم می تواند لیزری با طول موج بین 1930 تا 2040 نانومتر منتشر کند. وقتی از لیزر این باند برای جراحی استفاده می شود، خون در محل تابش به سرعت منعقد می شود، زخم جراحی کوچک است و هموستاز خوب است. بنابراین، این لیزر اغلب برای روش های کم تهاجمی پروستات یا چشم استفاده می شود. این نوع لیزر هنگام انتقال در جو دارای تلفات کم است و می تواند در سنجش از دور و ارتباطات نوری استفاده شود. به عنوان مثال، مسافت یاب لیزری، رادار باد داپلر منسجم و غیره، از لیزر ساطع شده توسط لیزر فیبر دوپینگ تولیوم استفاده می کنند.

تولیم یک نوع فلز بسیار خاص در ناحیه f است و خواص تشکیل کمپلکس با الکترون ها در لایه f دانشمندان بسیاری را مجذوب خود کرده است. به طور کلی، عناصر فلزی لانتانید فقط می توانند ترکیبات سه ظرفیتی تولید کنند، اما تولیوم یکی از معدود عناصری است که می تواند ترکیبات دو ظرفیتی تولید کند.

در سال 1997، میخائیل بوچکالف در شیمی واکنش مربوط به ترکیبات خاکی کمیاب دو ظرفیتی در محلول پیشگام شد و دریافت که یدید تولیوم (III) دو ظرفیتی می تواند به تدریج تحت شرایط خاص به یون تولیوم سه ظرفیتی مایل به زرد تبدیل شود. با استفاده از این ویژگی، تولیوم ممکن است به عامل احیا کننده ترجیحی برای شیمیدانان آلی تبدیل شود و پتانسیل تهیه ترکیبات فلزی با خواص ویژه برای زمینه های کلیدی مانند انرژی های تجدید پذیر، فناوری مغناطیسی و تصفیه زباله های هسته ای را دارد. با انتخاب لیگاندهای مناسب، تولیوم همچنین می‌تواند پتانسیل رسمی جفت‌های ردوکس فلزی خاص را تغییر دهد. یدید ساماریوم (II) و مخلوط‌های آن در حلال‌های آلی مانند تتراهیدروفوران به مدت 50 سال توسط شیمی‌دانان آلی برای کنترل واکنش‌های کاهش تک الکترون یک سری از گروه‌های عاملی استفاده شده است. تولیوم نیز ویژگی های مشابهی دارد و توانایی لیگاند آن در تنظیم ترکیبات فلزی آلی شگفت انگیز است. دستکاری شکل هندسی و همپوشانی مداری مجموعه می تواند بر جفت های ردوکس خاصی تأثیر بگذارد. با این حال، به عنوان کمیاب ترین عنصر خاکی کمیاب، هزینه بالای تولیوم به طور موقت مانع از جایگزینی آن به ساماریم می شود، اما هنوز هم پتانسیل بالایی در شیمی جدید غیر متعارف دارد.