Erbium, het 68ste element in het periodiek systeem.
De ontdekking vanerbiumzit vol kronkels en bochten. In 1787 werd in het kleine stadje Itby, op 1,6 kilometer van Stockholm, Zweden, een nieuwe zeldzame aarde ontdekt in een zwarte steen, yttriumaarde genoemd, naar de locatie van de ontdekking. Na de Franse Revolutie gebruikte chemicus Mossander een nieuw ontwikkelde technologie om elementaireyttriumuit yttriumaarde. Op dat moment realiseerde men zich dat yttriumaarde geen "enkele component" is en vond men twee andere oxiden: de roze heeterbiumoxide, en de lichtpaarse wordt terbiumoxide genoemd. In 1843 ontdekte Mossander erbium enterbium, maar hij geloofde niet dat de twee gevonden stoffen zuiver waren en mogelijk gemengd met andere stoffen. In de daaropvolgende decennia ontdekte men geleidelijk dat er inderdaad veel elementen in gemengd waren, en werden er geleidelijk andere lanthanide-metaalelementen gevonden naast erbium en terbium.
De studie van erbium verliep niet zo soepel als de ontdekking ervan. Hoewel Maussand in 1843 roze erbiumoxide ontdekte, duurde het tot 1934 voordat zuivere monsters vanerbiummetaalwerden gewonnen dankzij voortdurende verbetering van zuiveringsmethoden. Door verhitting en zuiveringerbiumchlorideen kalium, hebben mensen de reductie van erbium door metaalkalium bereikt. Desondanks lijken de eigenschappen van erbium te veel op die van andere lanthanidemetaalelementen, wat resulteerde in bijna 50 jaar stagnatie in gerelateerd onderzoek, zoals magnetisme, wrijvingsenergie en vonkvorming. Tot 1959, met de toepassing van de speciale 4f-laags elektronische structuur van erbiumatomen in opkomende optische velden, trok erbium de aandacht en werden er meerdere toepassingen van erbium ontwikkeld.
Erbium, zilverwit, heeft een zachte textuur en vertoont alleen sterk ferromagnetisme nabij het absolute nulpunt. Het is een supergeleider en wordt bij kamertemperatuur langzaam geoxideerd door lucht en water.ErbiumoxideEen rozerode kleur die veel wordt gebruikt in de porseleinindustrie en een goede glazuurlaag vormt. Erbium is geconcentreerd in vulkanisch gesteente en wordt op grote schaal aangetroffen in mineralen in Zuid-China.
Erbium heeft uitstekende optische eigenschappen en kan infrarood omzetten in zichtbaar licht, waardoor het het perfecte materiaal is voor infrarooddetectoren en nachtzichtapparatuur. Het is ook een bekwaam hulpmiddel bij fotondetectie, omdat het continu fotonen kan absorberen door middel van specifieke ionenexcitatieniveaus in de vaste stof, en deze fotonen vervolgens kan detecteren en tellen om een fotonendetector te creëren. De efficiëntie van directe absorptie van fotonen door driewaardige erbiumionen was echter niet hoog. Pas in 1966 ontwikkelden wetenschappers erbiumlasers door optische signalen indirect op te vangen via hulpionen en vervolgens energie over te dragen aan erbium.
Het principe van de erbiumlaser is vergelijkbaar met dat van de holmiumlaser, maar de energie is veel lager dan die van de holmiumlaser. Een erbiumlaser met een golflengte van 2940 nanometer kan worden gebruikt om zacht weefsel te snijden. Hoewel dit type laser in het midden-infraroodgebied een slecht penetratievermogen heeft, kan het snel worden geabsorbeerd door vocht in menselijk weefsel, waardoor goede resultaten worden behaald met minder energie. Het kan zacht weefsel fijn snijden, slijpen en verwijderen, wat zorgt voor een snelle wondgenezing. Het wordt veel gebruikt bij laserchirurgie, zoals bij mondholtechirurgie, staar, schoonheidsbehandelingen, littekenverwijdering en rimpelverwijdering.
In 1985 ontwikkelden de Universiteit van Southampton in het Verenigd Koninkrijk en de Northeastern University in Japan met succes een erbiumgedoteerde glasvezelversterker. Tegenwoordig kan Wuhan Optics Valley in Wuhan, provincie Hubei, China, deze erbiumgedoteerde glasvezelversterker zelfstandig produceren en exporteren naar Noord-Amerika, Europa en andere landen. Deze toepassing is een van de grootste uitvindingen in glasvezelcommunicatie. Zolang er een bepaald percentage erbium wordt gedoteerd, kan het verlies van optische signalen in communicatiesystemen worden gecompenseerd. Deze versterker is momenteel het meest gebruikte apparaat in glasvezelcommunicatie en kan optische signalen zonder verzwakking overbrengen.
Geplaatst op: 16-08-2023