Erbium, das 68. Element im Periodensystem.
Die Entdeckung vonErbiumist voller Wendungen.Im Jahr 1787 wurde in der Kleinstadt Itby, 1,6 Kilometer von Stockholm in Schweden entfernt, in einem schwarzen Stein eine neue seltene Erde entdeckt, die je nach Fundort Yttriumerde genannt wurde.Nach der Französischen Revolution nutzte der Chemiker Mossander eine neu entwickelte Technologie zur Reduktion von ElementarstoffenYttriumaus Yttriumerde.Zu diesem Zeitpunkt erkannte man, dass Yttriumerde keine „Einzelkomponente“ ist und fand zwei weitere Oxide: Das rosafarbene heißtErbiumoxid, und das hellviolette heißt Terbiumoxid.Im Jahr 1843 entdeckte Mossander Erbium undTerbiumEr glaubte jedoch nicht, dass die beiden gefundenen Substanzen rein und möglicherweise mit anderen Substanzen vermischt waren.In den folgenden Jahrzehnten entdeckten die Menschen nach und nach, dass darin tatsächlich viele Elemente gemischt waren, und fanden nach und nach neben Erbium und Terbium auch andere Lanthanoidmetallelemente.
Die Erforschung von Erbium verlief nicht so reibungslos wie seine Entdeckung.Obwohl Maussand 1843 rosafarbenes Erbiumoxid entdeckte, dauerte es bis 1934, bis reine Proben davon gefunden wurdenErbiummetallwurden aufgrund der kontinuierlichen Verbesserung der Reinigungsmethoden extrahiert.Durch Erhitzen und ReinigenErbiumchloridund Kalium ist es den Menschen gelungen, Erbium durch das Metall Kalium zu reduzieren.Dennoch sind die Eigenschaften von Erbium denen anderer Lanthanidenmetallelemente zu ähnlich, was zu einer fast 50-jährigen Stagnation in der damit verbundenen Forschung, etwa zu Magnetismus, Reibungsenergie und Funkenerzeugung, führte.Bis 1959 erlangte Erbium mit der Anwendung der speziellen elektronischen 4f-Schichtstruktur von Erbiumatomen in aufkommenden optischen Bereichen Aufmerksamkeit und es wurden zahlreiche Anwendungen von Erbium entwickelt.
Erbium, silberweiß, hat eine weiche Textur und weist nur nahe dem absoluten Nullpunkt starken Ferromagnetismus auf.Es ist ein Supraleiter und wird bei Raumtemperatur langsam durch Luft und Wasser oxidiert.Erbiumoxidist eine rosarote Farbe, die häufig in der Porzellanindustrie verwendet wird und eine gute Glasur ist.Erbium ist in Vulkangestein konzentriert und verfügt über große Mineralvorkommen im Süden Chinas.
Erbium verfügt über hervorragende optische Eigenschaften und kann Infrarot in sichtbares Licht umwandeln, was es zum perfekten Material für die Herstellung von Infrarotdetektoren und Nachtsichtgeräten macht.Es ist auch ein geschicktes Werkzeug für die Photonendetektion, das in der Lage ist, Photonen durch spezifische Ionenanregungsniveaus im Festkörper kontinuierlich zu absorbieren und diese Photonen dann zu erfassen und zu zählen, um einen Photonendetektor zu erstellen.Allerdings war die Effizienz der direkten Absorption von Photonen durch dreiwertige Erbiumionen nicht hoch.Erst 1966 entwickelten Wissenschaftler Erbiumlaser, indem sie indirekt optische Signale durch Hilfsionen erfassten und dann Energie auf Erbium übertrugen.
Das Prinzip des Erbiumlasers ähnelt dem des Holmiumlasers, seine Energie ist jedoch viel geringer als die des Holmiumlasers.Zum Schneiden von Weichgewebe kann ein Erbiumlaser mit einer Wellenlänge von 2940 Nanometern eingesetzt werden.Obwohl diese Art von Laser im mittleren Infrarotbereich eine schlechte Durchdringungsfähigkeit aufweist, kann sie schnell von der Feuchtigkeit im menschlichen Gewebe absorbiert werden, wodurch mit weniger Energie gute Ergebnisse erzielt werden.Es kann Weichgewebe fein schneiden, schleifen und entfernen und sorgt so für eine schnelle Wundheilung.Es wird häufig bei Laseroperationen wie der Mundhöhle, dem weißen Katarakt, der Schönheitschirurgie, der Narbenentfernung und der Faltenentfernung eingesetzt.
1985 entwickelten die University of Southampton im Vereinigten Königreich und die Northeastern University in Japan erfolgreich einen Erbium-dotierten Faserverstärker.Heutzutage ist Wuhan Optics Valley in Wuhan, Provinz Hubei, China, in der Lage, diesen mit Erbium dotierten Faserverstärker unabhängig zu produzieren und nach Nordamerika, Europa und an andere Orte zu exportieren.Diese Anwendung ist eine der größten Erfindungen in der Glasfaserkommunikation. Solange ein bestimmter Anteil an Erbium dotiert ist, kann sie den Verlust optischer Signale in Kommunikationssystemen ausgleichen.Dieser Verstärker ist derzeit das am weitesten verbreitete Gerät in der Glasfaserkommunikation und kann optische Signale ohne Abschwächung übertragen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. August 2023