Noyob tuproq elementlariyangi energiya va materiallar kabi yuqori texnologiyalarni rivojlantirish uchun ajralmas va aerokosmik, milliy mudofaa va harbiy sanoat kabi sohalarda keng qo'llaniladigan qiymatga ega.Zamonaviy urush natijalari shuni ko'rsatadiki, noyob tuproq qurollari jang maydonida ustunlik qiladi, noyob tuproqli texnologik afzalliklar harbiy texnologik afzalliklarni ifodalaydi va resurslarga ega bo'lish kafolatlanadi.Shu sababli, noyob erlar ham butun dunyodagi yirik iqtisodiyotlar uchun raqobatlashadigan strategik resurslarga aylandi va noyob erlar kabi asosiy xom ashyo strategiyalari ko'pincha milliy strategiyalarga ko'tariladi.Evropa, Yaponiya, Qo'shma Shtatlar va boshqa mamlakatlar va mintaqalar noyob tuproq kabi asosiy materiallarga ko'proq e'tibor berishadi.2008 yilda noyob tuproq materiallari Qo'shma Shtatlar Energetika vazirligi tomonidan "asosiy materiallar strategiyasi" ro'yxatiga kiritilgan;2010 yil boshida Yevropa Ittifoqi noyob yerlarning strategik zahirasini tashkil etishni e'lon qildi;2007 yilda Yaponiya Ta'lim, madaniyat, fan va texnologiya vazirligi, shuningdek, Iqtisodiyot, sanoat va texnologiya vazirligi allaqachon "Element strategiyasi rejasi" va "Nodir metall muqobil materiallar" rejasini taklif qilgan edi.Ular resurs zaxiralari, texnologik taraqqiyot, resurslarni o'zlashtirish va muqobil materiallarni izlash bo'yicha doimiy chora-tadbirlar va siyosatlarni amalga oshirdilar.Ushbu maqoladan boshlab, muharrir ushbu noyob yer elementlarining muhim va hatto ajralmas tarixiy rivojlanish missiyalari va rollari bilan batafsil tanishtiradi.
Terbiyum og'ir noyob erlar toifasiga kiradi, Yer qobig'ida atigi 1,1 ppm ni tashkil qiladi.Terbiy oksidiumumiy noyob yerlarning 0,01% dan kamrog'ini tashkil qiladi.Yuqori yttriy ionli tipidagi og'ir noyob tuproq rudalarida ham terbium eng yuqori bo'lsa ham, terbiy miqdori umumiy noyob tuproqning atigi 1,1-1,2% ni tashkil qiladi, bu uning noyob yer elementlarining "olijanob" toifasiga tegishli ekanligini ko'rsatadi.Terbiy - kumushrang kulrang metall, egiluvchanlik va nisbatan yumshoq tuzilishga ega, uni pichoq bilan kesish mumkin;Erish nuqtasi 1360 ℃, qaynash nuqtasi 3123 ℃, zichligi 8229 4kg/m3.1843 yilda terbiyum kashf etilganidan beri 100 yildan ortiq vaqt davomida uning tanqisligi va qimmatligi uni amaliy qo'llashga uzoq vaqt to'sqinlik qildi.So'nggi 30 yil ichida terbium o'zining noyob iste'dodini namoyon etdi.
Terbiyumning kashf etilishi
Xuddi shu davrda qachonlantankashf qilindi, shvetsiyalik Karl G. Mosander dastlab kashf etilganlarni tahlil qildiitriyva 1842 yilda ma'ruza e'lon qilib, dastlab topilgan itriy yerning bitta element oksidi emas, balki uchta elementning oksidi ekanligini aniqladi.1843 yilda Mossander itriy yerdagi tadqiqotlari natijasida terbiy elementini topdi.U hali ham ulardan biriga itriy yer, birini esa, deb nomladierbiy oksidi.Faqat 1877 yilga kelib, u Tb element belgisi bilan rasman terbiy nomini oldi.Uning nomi itriy rudasi birinchi marta topilgan Shvetsiyaning Stokgolm yaqinidagi Ytterbi qishlog'idan kelib chiqqan itriy bilan bir xil manbadan olingan.Terbiy va yana ikkita element - lantan va erbiyning topilishi nodir yer elementlarini ochish uchun ikkinchi eshikni ochib, ular kashf etilishining ikkinchi bosqichini belgilab berdi.Birinchi marta 1905 yilda G. Urban tomonidan tozalangan.
Mossander
Terbiumni qo'llash
ning qo'llanilishiterbiyumasosan yuqori texnologiyali sohalarni, ya'ni texnologik va bilim talab qiladigan ilg'or loyihalarni, shuningdek, katta iqtisodiy foyda keltiradigan, jozibador rivojlanish istiqboliga ega bo'lgan loyihalarni o'z ichiga oladi.Asosiy qo'llash sohalariga quyidagilar kiradi: (1) aralash nodir erlar shaklida foydalanish.Misol uchun, u qishloq xo'jaligi uchun noyob tuproqli aralash o'g'it va ozuqa qo'shimchasi sifatida ishlatiladi.(2) uchta asosiy floresan kukunlaridagi yashil kukun uchun faollashtiruvchi.Zamonaviy optoelektronik materiallar turli xil ranglarni sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan uchta asosiy fosfor rangidan, ya'ni qizil, yashil va ko'kdan foydalanishni talab qiladi.Va terbium ko'plab yuqori sifatli yashil floresan kukunlarning ajralmas qismidir.(3) Magnit optik saqlash materiali sifatida ishlatiladi.Amorf metall terbium o'tish metall qotishma yupqa plyonkalar yuqori samarali magneto-optik disklarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.(4) Magnit-optik shisha ishlab chiqarish.Terbiumni o'z ichiga olgan Faraday aylanadigan oynasi lazer texnologiyasida rotatorlar, izolyatorlar va sirkulyatorlarni ishlab chiqarish uchun asosiy materialdir.(5) Terbium disprosium ferromagnitostriktiv qotishmasi (TerFenol) rivojlanishi va rivojlanishi terbium uchun yangi ilovalarni ochdi.
Dehqonchilik va chorvachilik uchun
Noyob tuproq terbiumekinlarning sifatini yaxshilash va ma'lum bir konsentratsiya oralig'ida fotosintez tezligini oshirishi mumkin.Terbium komplekslari yuqori biologik faollikka ega, terbiyumning uchlamchi komplekslari, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3-3H2O, keng spektrli antibakterial ta'sirga ega bo'lgan Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis va Escherichia coli ga yaxshi antibakterial va bakteritsid ta'sir ko'rsatadi. xususiyatlari.Ushbu komplekslarni o'rganish zamonaviy bakteritsid preparatlari uchun yangi tadqiqot yo'nalishini ta'minlaydi.
Luminesans sohasida qo'llaniladi
Zamonaviy optoelektronik materiallar turli xil ranglarni sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan uchta asosiy fosfor rangidan, ya'ni qizil, yashil va ko'kdan foydalanishni talab qiladi.Va terbium ko'plab yuqori sifatli yashil floresan kukunlarning ajralmas qismidir.Agar noyob tuproq rangli televizor qizil lyuminestsent kukunining tug'ilishi yttrium va evropiumga bo'lgan talabni rag'batlantirgan bo'lsa, u holda terbiumning qo'llanilishi va rivojlanishi lampalar uchun noyob tuproq uchta asosiy rangli yashil floresan kukuni tomonidan rag'batlantirildi.1980-yillarning boshida Philips dunyodagi birinchi ixcham energiya tejovchi lyuminestsent chiroqni ixtiro qildi va uni tezda butun dunyo bo'ylab targ'ib qildi.Tb3 + ionlari 545 nm to'lqin uzunligi bilan yashil yorug'lik chiqarishi mumkin va deyarli barcha noyob tuproqli yashil floresan kukunlari faollashtiruvchi sifatida terbiumdan foydalanadi.
Rangli televidenie katod nurlari naychalari (CRT) uchun ishlatiladigan yashil lyuminestsent kukun har doim asosan arzon va samarali sink sulfidga asoslangan, ammo terbium kukuni har doim Y2SiO5: Tb3 +, Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+ va LaOBr: Tb3+.Katta ekranli yuqori aniqlikdagi televizor (HDTV) rivojlanishi bilan CRT uchun yuqori samarali yashil floresan kukunlari ham ishlab chiqilmoqda.Misol uchun, chet elda yuqori oqim zichligida mukammal luminesans samaradorligiga ega bo'lgan Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+ va Y2SiO5: Tb3+ dan iborat gibrid yashil floresan kukuni ishlab chiqilgan.
An'anaviy rentgen floresan kukuni kaltsiy volframdir.1970 va 1980-yillarda sensibilizatsiya ekranlari uchun noyob tuproqli floresan kukunlari ishlab chiqildi, masalan, terbium faollashtirilgan lantan sulfid oksidi, terbium faollashtirilgan lantan bromid oksidi (yashil ekranlar uchun) va terbiyum faollashtirilgan itriy sulfid oksidi.Kaltsiy volfram bilan solishtirganda, noyob tuproqli floresan kukuni bemorlar uchun rentgen nurlanishining vaqtini 80% ga qisqartirishi, rentgen plyonkalarining o'lchamlarini yaxshilashi, rentgen naychalarining ishlash muddatini uzaytirishi va energiya sarfini kamaytirishi mumkin.Terbium, shuningdek, tibbiy rentgen nurlarini yaxshilash ekranlari uchun lyuminestsent kukun faollashtiruvchisi sifatida ishlatiladi, bu rentgen nurlarini optik tasvirlarga aylantirishning sezgirligini sezilarli darajada yaxshilaydi, rentgen plyonkalarining ravshanligini oshiradi va rentgen nurlarining ta'sir qilish dozasini sezilarli darajada kamaytiradi. inson tanasiga nurlar (50% dan ortiq).
Terbiyumyangi yarimo'tkazgichli yoritish uchun ko'k yorug'lik bilan hayajonlangan oq LED fosforida faollashtiruvchi sifatida ham ishlatiladi.U qo'zg'atuvchi yorug'lik manbalari sifatida ko'k yorug'lik chiqaradigan diodlardan foydalangan holda terbium alyuminiy magnit-optik kristalli fosforlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin va hosil bo'lgan floresan sof oq yorug'lik hosil qilish uchun qo'zg'atuvchi yorug'lik bilan aralashtiriladi.
Terbiumdan tayyorlangan elektrolyuminestsent materiallar asosan faollashtiruvchi sifatida terbiyumli sink sulfidli yashil floresan kukunni o'z ichiga oladi.Ultraviyole nurlanish ostida terbiumning organik komplekslari kuchli yashil floresansni chiqarishi mumkin va ular nozik plyonkali elektroluminesans materiallari sifatida ishlatilishi mumkin.Noyob tuproqli organik kompleks elektroluminesans yupqa plyonkalarni o'rganishda sezilarli yutuqlarga erishilgan bo'lsa-da, amaliylikdan hali ham ma'lum bir bo'shliq mavjud va noyob tuproqli organik kompleks elektroluminesans yupqa plyonkalar va qurilmalar bo'yicha tadqiqotlar hali ham chuqurdir.
Terbiumning floresans xususiyatlari ham floresan zondlar sifatida ishlatiladi.Ofloksatsin terbium (Tb3+) kompleksi va deoksiribonuklein kislotasi (DNK) o'rtasidagi o'zaro ta'sir floresans va yutilish spektrlari, masalan, ofloksatsin terbium (Tb3+) floresan zondlari yordamida o'rganildi.Natijalar shuni ko'rsatdiki, ofloksatsin Tb3 + probi DNK molekulalari bilan bog'langan truba hosil qilishi mumkin va deoksiribonuklein kislotasi ofloksatsin Tb3 + tizimining floresansini sezilarli darajada oshirishi mumkin.Ushbu o'zgarish asosida dezoksiribonuklein kislotani aniqlash mumkin.
Magnit optik materiallar uchun
Faraday effektiga ega bo'lgan materiallar, shuningdek, magnit-optik materiallar sifatida ham tanilgan, lazerlar va boshqa optik qurilmalarda keng qo'llaniladi.Magnit optik materiallarning ikkita keng tarqalgan turi mavjud: magnit optik kristallar va magnit optik shisha.Ular orasida magneto-optik kristallar (masalan, yttrium temir granatasi va terbium gallium granatasi) sozlanishi ish chastotasi va yuqori termal barqarorlikning afzalliklariga ega, ammo ular qimmat va ishlab chiqarish qiyin.Bundan tashqari, Faraday burilish burchagi yuqori bo'lgan ko'plab magnit-optik kristallar qisqa to'lqin diapazonida yuqori yutilishga ega, bu esa ulardan foydalanishni cheklaydi.Magneto-optik kristallar bilan solishtirganda, magnit-optik shisha yuqori o'tkazuvchanlikning afzalliklariga ega va uni katta bloklar yoki tolalarga aylantirish oson.Hozirgi vaqtda yuqori Faraday effektiga ega magnit-optik ko'zoynaklar, asosan, noyob tuproq ionlari bilan qoplangan ko'zoynaklardir.
Magnit optik saqlash materiallari uchun ishlatiladi
So'nggi yillarda multimedia va ofis avtomatizatsiyasining jadal rivojlanishi bilan yangi yuqori sig'imli magnit disklarga bo'lgan talab ortib bormoqda.Amorf metall terbium o'tish metall qotishma yupqa plyonkalar yuqori samarali magneto-optik disklarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.Ular orasida TbFeCo qotishma yupqa plyonka eng yaxshi ko'rsatkichga ega.Terbiy asosidagi magnit-optik materiallar keng miqyosda ishlab chiqarildi va ulardan tayyorlangan magnit-optik disklar kompyuterni saqlash komponentlari sifatida ishlatiladi, saqlash hajmi 10-15 barobarga oshadi.Ular katta hajmli va tezkor kirish tezligining afzalliklariga ega va yuqori zichlikdagi optik disklar uchun foydalanilganda o'n minglab marta o'chirilishi va qoplanishi mumkin.Ular elektron axborotni saqlash texnologiyasida muhim materiallardir.Ko'rinadigan va yaqin infraqizil diapazonlarda eng ko'p ishlatiladigan magnit-optik material bu Faraday rotatorlari va izolyatorlarini ishlab chiqarish uchun eng yaxshi magnit-optik material bo'lgan Terbium Gallium Garnet (TGG) monokristalidir.
Magnit optik shisha uchun
Faraday magnit optik oynasi ko'rinadigan va infraqizil hududlarda yaxshi shaffoflik va izotropiyaga ega va turli xil murakkab shakllarni hosil qilishi mumkin.Katta o'lchamdagi mahsulotlarni ishlab chiqarish oson va optik tolalarga tortilishi mumkin.Shu sababli, u magnit-optik izolyatorlar, magneto-optik modulyatorlar va optik tolali oqim sensorlari kabi magnit-optik qurilmalarda keng qo'llash istiqbollariga ega.Ko'rinadigan va infraqizil diapazonda katta magnit moment va kichik yutilish koeffitsienti tufayli Tb3 + ionlari magnit-optik ko'zoynaklarda keng tarqalgan ishlatiladigan noyob tuproq ionlariga aylandi.
Terbium disprosiy ferromagnitostriktiv qotishma
20-asrning oxirida, jahon texnologik inqilobining uzluksiz chuqurlashishi bilan, noyob tuproqni qo'llash uchun yangi materiallar tez sur'atlar bilan paydo bo'ldi.1984 yilda Ayova shtat universiteti, AQSh Energetika vazirligining Eyms laboratoriyasi va AQSh dengiz flotining yer usti qurollarini tadqiq qilish markazi (keyinchalik tashkil etilgan Edge Technology Corporation (ET REMA) asosiy xodimlari shu markazdan kelgan) yangi noyob qurilmani yaratish uchun hamkorlik qildilar. yerning aqlli materiali, ya'ni terbium disprosiy ferromagnit magnitostriktiv material.Ushbu yangi aqlli material elektr energiyasini tezda mexanik energiyaga aylantirishning ajoyib xususiyatlariga ega.Ushbu ulkan magnitostriktiv materialdan tayyorlangan suv osti va elektroakustik transduserlar dengiz uskunalari, neft quduqlarini aniqlash dinamiklari, shovqin va tebranishlarni boshqarish tizimlari, okeanlarni qidirish va er osti aloqa tizimlarida muvaffaqiyatli konfiguratsiya qilingan.Shuning uchun, terbium disprosium temir gigant magnitostriktiv material tug'ilishi bilanoq, u butun dunyo bo'ylab sanoati rivojlangan mamlakatlardan keng e'tiborga sazovor bo'ldi.Amerika Qo'shma Shtatlaridagi Edge Technologies kompaniyasi 1989 yilda terbium disprosium temir giganti magnitostriktiv materiallarni ishlab chiqarishni boshladi va ularni Terfenol D deb nomladi. Keyinchalik Shvetsiya, Yaponiya, Rossiya, Buyuk Britaniya va Avstraliya ham terbium disprosium temir giganti magnitostriktiv materiallarni ishlab chiqdi.
Qo'shma Shtatlarda ushbu materialning rivojlanish tarixidan materialning ixtirosi ham, uning dastlabki monopolistik qo'llanilishi ham harbiy sanoat (masalan, dengiz floti) bilan bevosita bog'liq.Garchi Xitoyning harbiy va mudofaa departamentlari ushbu materialni tushunishni asta-sekin kuchaytirmoqda.Biroq, Xitoyning keng qamrovli milliy kuchini sezilarli darajada oshirish bilan, 21-asrning harbiy raqobatbardosh strategiyasiga erishish va jihozlar darajasini yaxshilash talabi, albatta, juda dolzarb bo'ladi.Shu sababli, harbiy va milliy mudofaa bo'limlari tomonidan terbium disprosium temir gigant magnitostriktiv materiallardan keng foydalanish tarixiy zarurat bo'ladi.
Muxtasar qilib aytganda, ko'plab ajoyib xususiyatlarterbiyumuni ko'plab funktsional materiallarning ajralmas qismiga va ba'zi qo'llash sohalarida almashtirib bo'lmaydigan o'ringa aylantiring.Biroq, terbiyumning yuqori narxi tufayli odamlar ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish uchun terbiumdan qanday foydalanishni oldini olish va minimallashtirishni o'rganishmoqda.Misol uchun, noyob tuproqli magnit-optik materiallar, shuningdek, arzon narxlardagi disprosium temir kobalt yoki gadolinium terbium kobaltdan imkon qadar ko'proq foydalanishi kerak;Foydalanish kerak bo'lgan yashil floresan kukunida terbium tarkibini kamaytirishga harakat qiling.Narx terbiumning keng qo'llanilishini cheklovchi muhim omilga aylandi.Ammo ko'plab funktsional materiallar bu holda amalga oshirilmaydi, shuning uchun biz "pichoqda yaxshi po'latdan foydalanish" tamoyiliga rioya qilishimiz va terbiumdan foydalanishni iloji boricha tejashga harakat qilishimiz kerak.
Yuborilgan vaqt: 07-avgust 2023-yil