Унсурҳои нодири заминбарои рушди технологияҳои баланд, аз қабили энергия ва маводи нав ҳатмӣ мебошанд ва дар соҳаҳои кайҳонӣ, мудофиаи миллӣ ва саноати ҳарбӣ арзиши васеъ доранд. Натиҷаҳои ҷанги муосир нишон медиҳанд, ки дар майдони ҷанг аслиҳаи нодири замин бартарӣ дорад, бартариҳои технологии замини нодир бартариҳои технологии ҳарбиро ифода мекунанд ва доштани захираҳо кафолат дода мешавад. Аз ин рӯ, заминҳои нодир низ ба манобеъи стратегӣ табдил ёфтаанд, ки иқтисодҳои бузурги ҷаҳон барои онҳо рақобат мекунанд ва стратегияҳои асосии ашёи хом, аз қабили заминҳои нодир аксар вақт ба стратегияҳои миллӣ табдил меёбанд. Аврупо, Ҷопон, Иёлоти Муттаҳида ва дигар кишварҳо ва минтақаҳо ба маводҳои асосӣ, аз қабили замини нодир таваҷҷӯҳи бештар медиҳанд. Дар соли 2008, аз ҷониби Департаменти Энергетикаи Иёлоти Муттаҳида, маводҳои нодири замин ҳамчун "стратегияи асосии мавод" номбар карда шуданд; Дар ибтидои соли 2010 Иттиҳодияи Аврупо аз таъсиси захираи стратегии маъданҳои нодир эълон кард; Дар соли 2007 Вазорати маориф, фарҳанг, илм ва технологияи Ҷопон, инчунин Вазорати иқтисод, саноат ва технология аллакай «Нақшаи Стратегияи элементҳо» ва нақшаи «Маводҳои алтернативии металлҳои нодир»-ро пешниҳод карда буданд. Ондо дар содаи захирадои ресурсдо, прогресси техникй, азхуд намудани ресурсдо, чустучуи материалдои алтернативй тад-бирдо ва сиёсатдои доимй андеши-данд. Сармуҳаррир аз ин мақола сар карда, рисолати муҳим ва ҳатто ногузири таърихии рушд ва нақшҳои ин унсурҳои нодири заминро муфассал муаррифӣ мекунад.
Тербия ба категорияи заминҳои вазнини нодир тааллуқ дорад, ки миқдори ками он дар қишри Замин ҳамагӣ 1,1 ppm мебошад.Оксиди тербиумкамтар аз 0,01% тамоми маъданҳои нодирро ташкил медиҳад. Ҳатто дар маъданҳои вазнини замини нодири навъи ионҳои баланди итрий, ки дорои миқдори зиёди тербия мебошанд, таркиби тербиум ҳамагӣ 1,1-1,2% аз ҳаҷми умумии замини нодирро ташкил медиҳад, ки он ба категорияи «шариф»-и элементҳои нодири замин тааллуқ дорад. Тербия филизи хокистарии нуқрагин буда, тобишпазирӣ ва сохтори нисбатан мулоим аст, ки онро бо корд бурида кушодан мумкин аст; Нуқтаи обшавӣ 1360 ℃, нуқтаи ҷӯшиш 3123 ℃, зичӣ 8229 4кг/м3. Дар давоми зиёда аз 100 сол аз замони кашфи тербиум дар соли 1843 камёфт ва арзиши он муддати тӯлонӣ ба татбиқи амалии он халал расонд. Факат дар давоми 30 соли охир тербиум истеъдоди беназири худро нишон дод.
Кашфи Тербиум
Дар худи хамон даврае, килантанкашф карда шуд, Карл Г.Мосандер аз Швеция аввалин кашфшударо тахлил кардиттриумва соли 1842 маъруза чоп карда, равшан карда буд, ки замини итриуми дар аввал кашфшуда на як оксиди элементарй, балки оксиди се элемент мебошад. Дар соли 1843, Моссандер тавассути тадқиқоти худ дар замини иттриум элементи тербиумро кашф кард. Ӯ то ҳол якеро замини иттриум ва якеро номгузорӣ кардаастоксиди эрбиум. Танҳо соли 1877 он расман terbium номида шуд, ки рамзи элементи Tb буд. Номи он аз ҳамон манбаъ бо иттрий гирифта шудааст, ки аз деҳаи Иттерби дар наздикии Стокҳолм, Шветсия сарчашма мегирад, ки дар он ҷо маъдани иттриум бори аввал кашф шудааст. Кашфи тербия ва ду элементи дигар — лантан ва эрбий дари дуюмро ба руи кашфи элементхои нодири замин кушод, ки мархалаи дуюми кашфи онхоро нишон дод. Онро бори аввал соли 1905 Г.Урбан тоза карда буд.
Моссадер
Истифодаи terbium
Аризаитербияасосан соҳаҳои баландтехнологиро дар бар мегирад, ки лоиҳаҳои пешқадами технологияталаб ва доништалаб мебошанд, инчунин лоиҳаҳое, ки манфиатҳои назарраси иқтисодӣ доранд ва дурнамои ҷолиби рушд доранд. Самтҳои асосии татбиқ иборатанд аз: (1) дар шакли омехтаи заминҳои нодир истифода мешаванд. Масалан, он ҳамчун нуриҳои мураккаби заминии нодир ва иловаи ғизо барои кишоварзӣ истифода мешавад. (2) Фаъолкунанда барои хокаи сабз дар се хокаи флуоресценти ибтидоӣ. Маводҳои оптоэлектроникии муосир истифодаи се ранги асосии фосфорҳоро талаб мекунанд, яъне сурх, сабз ва кабуд, ки онҳоро барои синтез кардани рангҳои гуногун истифода бурдан мумкин аст. Ва terbium як ҷузъи ҷудонашаванда дар бисёр хокаҳои флуоресцентии сабзи баландсифат мебошад. (3) Ҳамчун маводи нигоҳдории оптикии магнитӣ истифода мешавад. Плёнкаҳои тунуки металли аморфӣ аз металлҳои гузаранда барои истеҳсоли дискҳои магнитии оптикии баландсифат истифода мешаванд. (4) Истеҳсоли шишаи оптикии магнитӣ. Шишаи гардиши Фарадей, ки дорои тербиум аст, як маводи калидӣ барои истеҳсоли ротаторҳо, изоляторҳо ва циркуляторҳо дар технологияи лазерӣ мебошад. (5) Таҳия ва рушди хӯлаи ферромагнетостриктивии тербиум (ТерФенол) барномаҳои навро барои тербиум кушод.
Барои зироаткорй ва чорводорй
Тербияи замини нодирсифати зироатхоро бехтар карда, суръати фотосинтезро дар доираи муайяни концентрация зиёд карда метавонад. Комплексҳои terbium дорои фаъолияти баланди биологӣ буда, комплексҳои сегонаи terbium, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, ба Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ва Escherichia coli таъсири хуби бактериявӣ ва бактерицидӣ доранд, ки дорои доираи васеи бактерияҳо мебошанд. хосиятҳо. Омӯзиши ин комплексҳо самти нави тадқиқотии доруҳои муосири бактерицидиро фароҳам меорад.
Дар соҳаи люминессенсия истифода мешавад
Маводҳои оптоэлектроникии муосир истифодаи се ранги асосии фосфорҳоро талаб мекунанд, яъне сурх, сабз ва кабуд, ки онҳоро барои синтез кардани рангҳои гуногун истифода бурдан мумкин аст. Ва terbium як ҷузъи ҷудонашаванда дар бисёр хокаҳои флуоресцентии сабзи баландсифат мебошад. Агар таваллуди хокаи сурхи флуоресцентии рангаи замини нодир талаботро ба иттриум ва европиум ҳавасманд карда бошад, пас татбиқ ва рушди тербиум аз ҷониби хокаи нодир се хокаи флуоресценти сабзи ранги сабз барои лампаҳо мусоидат кард. Дар ибтидои солҳои 1980-ум, Philips аввалин лампаи флуоресцентии каммасрафро дар ҷаҳон ихтироъ кард ва зуд онро дар саросари ҷаҳон таблиғ кард. Tb3+ion метавонад нури сабзро бо дарозии мавҷи 545 нм барорад ва қариб ҳама хокаҳои флуорессенти сабзи замини нодир тербиумро ҳамчун фаъолкунанда истифода мебаранд.
Хокаи флуорессенти сабз, ки барои қубурҳои рентгении катодҳои телевизионии ранга (CRTs) истифода мешавад, ҳамеша асосан ба сулфиди руҳ арзон ва муассир асос ёфтааст, аммо хокаи тербиум ҳамеша ҳамчун хокаи сабзи телевизиони рангин, ба монанди Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ ва LaOBr: Tb3+. Бо таҳияи телевизиони баланд-экрани баланд (HDTV), хокаҳои флуоресцентии сабзи баландсифат барои CRT низ таҳия карда мешаванд. Масалан, дар хориҷа як хокаи гибридии флуоресценти сабз таҳия шудааст, ки аз Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3 +, LaOCl: Tb3 + ва Y2SiO5: Tb3 + иборат аст, ки дар зичии баланди ҷорӣ самаранокии люминессенси аъло доранд.
Хокаи анъанавии флуоресцентии рентгенӣ вольфрати калсий мебошад. Дар солҳои 1970 ва 1980, хокаҳои флуоресцентии нодири замин барои экранҳои ҳассоссозӣ таҳия карда шуданд, ба монанди оксиди сулфиди лантани тербиум, оксиди бромиди лантани тербиум фаъолшуда (барои экранҳои сабз) ва оксиди сулфиди иттрий. Дар муқоиса бо вольфрати калсий, хокаи флуоресцентии нодир метавонад вақти шуоъдиҳии рентгениро барои беморон 80% кам кунад, ҳалли филмҳои рентгениро беҳтар созад, умри найҳои рентгениро дароз кунад ва масрафи энергияро кам кунад. Terbium инчунин ҳамчун фаъолкунандаи хокаи флуоресцентӣ барои экранҳои такмилдиҳии рентгении тиббӣ истифода мешавад, ки метавонад ҳассосияти табдили рентгенро ба тасвирҳои оптикӣ беҳтар кунад, возеҳи филмҳои рентгениро беҳтар кунад ва миқдори экспозицияи рентгенро хеле кам кунад. нурҳо ба бадани инсон (зиёда аз 50%).
Тербияинчунин ҳамчун фаъолкунанда дар фосфори сафеди LED истифода мешавад, ки аз нури кабуд барои равшании нави нимноқил ба ҳаяҷон меояд. Онро барои истеҳсоли кристаллҳои кристаллҳои магнитии тербиуми алюминий истифода бурдан мумкин аст, бо истифода аз диодҳои нури кабуд ҳамчун манбаи нури барангезанда ва флуорессенсияи тавлидшуда бо нури ҳаяҷоновар барои тавлиди нури сафеди пок омехта мешавад.
Маводҳои электролюминесцентӣ, ки аз тербиум сохта шудаанд, асосан хокаи флуоресценти сабз сулфиди руҳро бо тербиум ҳамчун фаъолкунанда дар бар мегиранд. Дар зери шуоъҳои ултрабунафш комплексҳои органикии тербиум метавонанд флуорессенсияи пурқуввати сабзро ба вуҷуд оранд ва онҳоро ҳамчун маводи электролюминесцентии қабати тунук истифода бурдан мумкин аст. Гарчанде дар тадкики плёнкахои тунуки электролюминесцентии органикии комплекси нодири замин муваффакиятхои калон ба даст оварда шуда бошанд хам, дар кори амалй хануз фосилаи муайян мавчуд аст ва тадкикот дар бораи плёнкахо ва аппаратхои тунуки электролюминесцентии комплекси органикии нодири замин хануз чукур давом дорад.
Хусусиятҳои флуорессенси тербиум инчунин ҳамчун зондҳои флуоресцентӣ истифода мешаванд. Таъсири мутақобилаи комплекси офлоксацин terbium (Tb3+) ва кислотаи дезоксирибонуклеинӣ (ДНК) бо истифода аз спектрҳои флуоресцентӣ ва абсорбсия, ба монанди зондҳои флуорессенси тербиуми офлоксацин (Tb3+) омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки зондҳои офлоксацин Tb3+ метавонад бо молекулаҳои ДНК пайванди чуқурӣ ба вуҷуд оранд ва кислотаи дезоксирибонуклеин метавонад флуорессенсияи системаи офлоксацин Tb3+ро ба таври назаррас афзоиш диҳад. Дар асоси ин тағирот кислотаи дезоксирибонуклеинро муайян кардан мумкин аст.
Барои маводи оптикии магнитӣ
Маводҳои дорои эффекти Фарадей, ки ҳамчун маводи магнитӣ-оптикӣ маъруфанд, дар лазерҳо ва дигар дастгоҳҳои оптикӣ васеъ истифода мешаванд. Ду намуди маъмули маводи магнитии оптикӣ мавҷуданд: кристаллҳои магнитӣ ва шишаи магнитии оптикӣ. Дар байни онҳо кристаллҳои магнитию оптикӣ (масалан, гранати оҳании иттрий ва гранати галлий тербий) бартариҳои басомади танзимшавандаи корӣ ва устувории баланди гармиро доранд, аммо истеҳсоли онҳо гарон ва душвор аст. Илова бар ин, бисёре аз кристаллҳои магнитию оптикӣ бо кунҷҳои гардиши Фарадей баланд дар диапазони мавҷҳои кӯтоҳ азхудкунии баланд доранд, ки истифодаи онҳоро маҳдуд мекунад. Дар муқоиса бо кристаллҳои магнитии оптикӣ, шишаи оптикии магнитӣ бартарии интиқоли баланд дорад ва ба осонӣ ба блокҳо ё нахҳои калон сохта мешавад. Дар айни замон, айнакҳои магнитӣ-оптикии дорои эффекти баланди Фарадей асосан айнакҳои камёфти ионҳои заминӣ мебошанд.
Барои маводи нигоҳдории магнитии оптикӣ истифода мешавад
Солҳои охир, бо рушди босуръати мултимедиявӣ ва автоматикунонии идораҳо, талабот ба дискҳои нави магнитии пуриқтидор меафзояд. Плёнкаҳои тунуки металли аморфӣ аз металлҳои гузаранда барои истеҳсоли дискҳои магнитии оптикии баландсифат истифода мешаванд. Дар байни онҳо плёнкаи тунуки хӯлаи TbFeCo беҳтарин нишондиҳанда дорад. Дар микьёси калон масолехи магнито-птикии тербия истехсол карда шуда, дискхои магнито-птикии аз онхо сохташуда ба сифати кисмхои нигохдории компютер истифода мешаванд, ки иктидори нигохдории он 10—15 баробар зиёд мешавад. Онҳо бартариҳои иқтидори калон ва суръати дастрасии зуд доранд ва ҳангоми истифодаи дискҳои оптикии зичии баланд даҳҳо ҳазор маротиба пок ва пӯшидан мумкин аст. Онҳо маводи муҳим дар технологияи нигоҳдории иттилооти электронӣ мебошанд. Маводи магнити-оптикии маъмултарин дар бандҳои намоён ва наздик-инфрасурх истифодашаванда як кристалл Terbium Gallium Garnet (TGG) мебошад, ки беҳтарин маводи магнито-оптикӣ барои сохтани ротаторҳо ва изоляторҳои Фарадей мебошад.
Барои шишаи магнитии оптикӣ
Шишаи оптикии магнитии Фарадей дар минтақаҳои намоён ва инфрасурх шаффофият ва изотропияи хуб дорад ва метавонад шаклҳои гуногуни мураккабро ташкил диҳад. Истеҳсоли маҳсулоти калонҳаҷм осон аст ва онро ба нахҳои оптикӣ кашидан мумкин аст. Аз ин рӯ, он дар дастгоҳҳои магнитии оптикӣ, аз қабили изоляторҳои магнитӣ, модуляторҳои магнитӣ ва сенсорҳои ҷараёни нахи оптикӣ дурнамои васеъ дорад. Аз сабаби лаҳзаи бузурги магнитӣ ва коэффисиенти хурди азхудкунӣ дар диапазони намоён ва инфрасурх, Tb3 + ионҳо дар айнакҳои магнитии оптикӣ ба ионҳои нодири замин табдил ёфтанд.
Хӯлаи ферромагнетостриктивии диспрозияи terbium
Дар охири асри 20, бо амиқтар шудани муттасили инқилоби технологии ҷаҳонӣ, маводҳои нави истифодаи замини нодир босуръат пайдо шуданд. Соли 1984 Донишгоҳи давлатии Айова, Лабораторияи Эймс дар Вазорати энергетикаи ИМА ва Маркази тадқиқотии силоҳи рӯизаминии Нерӯи баҳрии ИМА (кормандони асосии Корпоратсияи баъдтар таъсисёфтаи Edge Technology (ET REMA) аз он иборат буданд) барои таҳияи як дастгоҳи нави нодир ҳамкорӣ карданд. маводи интеллектуалии замин, яъне маводи магнитостриктивии ферромагнитӣ диспрозияи terbium. Ин маводи нави интеллектуалӣ дорои хусусиятҳои аълои зуд табдил додани энергияи электрикӣ ба энергияи механикӣ мебошад. Табдилдиҳандаҳои зериобӣ ва электроакустикӣ, ки аз ин маводи азими магнитостриктивӣ сохта шудаанд, дар техникаи баҳрӣ, динамикҳои муайянкунандаи чоҳҳои нафт, системаҳои назорати садо ва ларзиш, системаҳои кашфи укёнус ва алоқаи зеризаминӣ бомуваффақият конфигуратсия карда шудаанд. Бинобар ин, баробари ба дуньё омадани материали бузурги магнитострикивии охани диспрозияи тербиум, ба он аз мамлакатхои саноатй тараккикардаи чахон диккати васеъ пайдо кард. Ширкати Edge Technologies дар Иёлоти Муттаҳида дар соли 1989 истеҳсоли маводи бузурги магнитостриквии оҳани диспрозиуми тербиумро оғоз кард ва онҳоро Terfenol D номиданд. Баъдан, Шветсия, Ҷопон, Русия, Британияи Кабир ва Австралия инчунин маводи бузурги магнитостриквии оҳани тербиумро таҳия карданд.
Аз таърихи инкишофи ин мавод дар Иёлоти Муттаҳида, ҳам ихтирои мавод ва ҳам татбиқи аввалини монополистии он мустақиман ба саноати ҳарбӣ (масалан, флот) алоқаманданд. Ҳарчанд вазоратҳои низомӣ ва дифои Чин тадриҷан фаҳмиши худро дар бораи ин мавод тақвият медиҳанд. Бо вуҷуди ин, бо афзоиши назарраси қудрати ҳамаҷонибаи миллии Чин, талабот барои ноил шудан ба стратегияи рақобатпазирии низомии асри 21 ва беҳтар кардани сатҳи таҷҳизот бешубҳа хеле таъхирнопазир хоҳад буд. Аз ин рӯ, ба таври васеъ истифода бурдани маводи бузурги магнитострикии оҳани диспрозияи тербиумӣ аз ҷониби шӯъбаҳои мудофиаи ҳарбӣ ва миллӣ як зарурати таърихӣ хоҳад буд.
Хулоса, бисёр хосиятҳои аълоитербияонро узви ҷудонашавандаи бисёр маводҳои функсионалӣ ва мавқеи ивазнашаванда дар баъзе соҳаҳои татбиқ гардонад. Аммо аз сабаби гарон будани нархи тербиум, одамон барои кам кардани хароҷоти истеҳсолот чӣ гуна пешгирӣ ва кам кардани истифодаи тербиумро меомӯзанд. Масалан, масолехи магнито-птикии камьёби замин низ бояд то хадди имкон кобальти охани диспрозия ё кобальти тербиуми гадолиниро камхарч истифода барад; Кӯшиш кунед, ки миқдори тербиумро дар хокаи флуоресценти сабз, ки бояд истифода шавад, кам кунед. Нарх омили муҳиме гардид, ки истифодаи васеи тербиумро маҳдуд мекунад. Аммо бисьёр материалхои функсионалй бе ин кор карда наметавонанд, бинобар ин мо бояд ба принципи «дар майса истифода бурдани пӯлоди хуб» риоя кунем ва кӯшиш кунем, ки истифодаи тербиумро то ҳадди имкон сарфа кунем.
Вақти фиристодан: 07-07-2023