თულიუმის ლაზერი მინიმალურად ინვაზიურ პროცედურაში

თულიუმი, პერიოდული ცხრილის 69-ე ელემენტი.

თულიუმი, იშვიათი მიწიერი ელემენტების ყველაზე ნაკლები შემცველობის ელემენტი, ძირითადად თანაარსებობს სხვა ელემენტებთან გადოლინიტში, ქსენოტიმეში, შავი იშვიათი ოქროს საბადოში და მონაზიტში.

თულიუმი და ლანთანიდის ლითონის ელემენტები მჭიდროდ თანაარსებობენ ბუნებაში უკიდურესად რთულ საბადოებში. მათი ძალიან მსგავსი ელექტრონული სტრუქტურების გამო, მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები ასევე ძალიან მსგავსია, რაც საკმაოდ ართულებს მოპოვებას და გამოყოფას.

1879 წელს შვედმა ქიმიკოსმა კლიფმა შენიშნა, რომ ერბიუმის ნიადაგის ატომური მასა არ იყო მუდმივი, როდესაც მან შეისწავლა დარჩენილი ერბიუმის ნიადაგი იტერბიუმის ნიადაგისა და სკანდიუმის ნიადაგის გამოყოფის შემდეგ, ამიტომ მან განაგრძო ერბიუმის ნიადაგის გამოყოფა და საბოლოოდ გამოყო ერბიუმის ნიადაგი, ჰოლმიუმის ნიადაგი და თულიუმის ნიადაგი.

ლითონის თულიუმი, ვერცხლისფერი თეთრი, დრეკადი, შედარებით რბილი, იჭრება დანით, აქვს მაღალი დნობისა და დუღილის ტემპერატურა, ჰაერში ადვილად არ კოროზირდება და დიდხანს ინარჩუნებს ლითონის იერს. სპეციალური ექსტრაბირთვული ელექტრონული გარსის სტრუქტურის გამო, ტულიუმის ქიმიური თვისებები ძალიან ჰგავს სხვა ლანთანიდის ლითონის ელემენტებს. მას შეუძლია დაითხოვოს მარილმჟავაში ოდნავ მომწვანოთულიუმის (III) ქლორიდი, და ჰაერში წვის მისი ნაწილაკების მიერ წარმოქმნილი ნაპერწკლები ასევე ჩანს ხახუნის ბორბალზე.

თულიუმის ნაერთებს ასევე აქვთ ფლუორესცენციური თვისებები და შეუძლიათ ულტრაიისფერი შუქის ქვეშ ასხივონ ლურჯი ფლუორესცენცია, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქაღალდის ვალუტის გაყალბების საწინააღმდეგო ეტიკეტების შესაქმნელად. თულიუმის რადიოაქტიური იზოტოპი თულიუმი 170 ასევე არის ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული სამრეწველო გამოსხივების წყაროდან და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სამედიცინო და სტომატოლოგიური აპლიკაციების დიაგნოსტიკური საშუალებები, ასევე მექანიკური და ელექტრონული კომპონენტების დეფექტების გამოვლენის ხელსაწყოები.

თულიუმი, რომელიც შთამბეჭდავია, არის თულიუმის ლაზერული თერაპიის ტექნოლოგია და არატრადიციული ახალი ქიმია, რომელიც შეიქმნა მისი სპეციალური ექსტრაბირთვული ელექტრონული სტრუქტურის გამო.

თულიუმ-დოპირებული იტრიუმის ალუმინის გარნეტს შეუძლია ასხივოს ლაზერი ტალღის სიგრძით 1930-2040 ნმ. როდესაც ამ ზოლის ლაზერი გამოიყენება ოპერაციისთვის, დასხივების ადგილზე სისხლი სწრაფად შედედება, ქირურგიული ჭრილობა მცირეა და ჰემოსტაზი კარგია. ამიტომ, ეს ლაზერი ხშირად გამოიყენება პროსტატის ან თვალის მინიმალურად ინვაზიური პროცედურისთვის. ამ ტიპის ლაზერს აქვს დაბალი დანაკარგი ატმოსფეროში გადაცემისას და შეიძლება გამოყენებულ იქნას დისტანციური ზონდირებისა და ოპტიკური კომუნიკაციისთვის. მაგალითად, ლაზერული დიაპაზონის მაძიებელი, თანმიმდევრული დოპლერის ქარის რადარი და ა.შ. გამოიყენებს ტულიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი ლაზერის მიერ გამოსხივებულ ლაზერს.

თულიუმი არის ლითონის განსაკუთრებული სახეობა f რეგიონში და მისმა თვისებებმა, რომელიც ქმნის ელექტრონებთან კომპლექსებს f ფენაში, ბევრი მეცნიერი მოხიბლა. ზოგადად, ლანთანიდის ლითონის ელემენტებს შეუძლიათ მხოლოდ სამვალენტიანი ნაერთების წარმოქმნა, მაგრამ თულიუმი არის იმ რამდენიმე ელემენტიდან, რომელსაც შეუძლია ორვალენტიანი ნაერთების წარმოქმნა.

1997 წელს მიხაილ ბოჩკალევმა პიონერად ჩაატარა რეაქციის ქიმია, რომელიც დაკავშირებულია ორვალენტიან იშვიათი დედამიწის ნაერთებთან ხსნარში და აღმოაჩინა, რომ ორვალენტიანი თულიუმის (III) იოდიდი გარკვეულ პირობებში თანდათან შეიძლება დაუბრუნდეს მოყვითალო სამვალენტიან თულიუმის იონს. ამ მახასიათებლის გამოყენებით, თულიუმი შეიძლება გახდეს სასურველი შემცირების საშუალება ორგანული ქიმიკოსებისთვის და აქვს პოტენციალი მოამზადოს ლითონის ნაერთები სპეციალური თვისებებით ისეთი ძირითადი სფეროებისთვის, როგორიცაა განახლებადი ენერგია, მაგნიტური ტექნოლოგია და ბირთვული ნარჩენების დამუშავება. შესაბამისი ლიგანდების შერჩევით, თულიუმს ასევე შეუძლია შეცვალოს კონკრეტული ლითონის რედოქსის წყვილების ფორმალური პოტენციალი. სამარიუმის (II) იოდიდი და მისი ნარევები, რომლებიც იხსნება ორგანულ გამხსნელებში, როგორიცაა ტეტრაჰიდროფურანი, ორგანული ქიმიკოსების მიერ 50 წლის განმავლობაში გამოიყენებოდა ფუნქციური ჯგუფების სერიის ერთი ელექტრონის შემცირების რეაქციების გასაკონტროლებლად. თულიუმს ასევე აქვს მსგავსი მახასიათებლები და მისი ლიგანდის უნარი ორგანული ლითონის ნაერთების რეგულირებისთვის გასაოცარია. კომპლექსის გეომეტრიული ფორმისა და ორბიტალური გადახურვის მანიპულირებამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს გარკვეულ რედოქს წყვილებზე. თუმცა, როგორც უიშვიათესი იშვიათი დედამიწის ელემენტი, ტულიუმის მაღალი ღირებულება დროებით ხელს უშლის მას სამარიუმის შეცვლას, მაგრამ მას მაინც აქვს დიდი პოტენციალი არატრადიციულ ახალ ქიმიაში.