エルビウム周期表の68番目の元素。
の発見エルビウム紆余曲折の連続です。1787年、スウェーデンのストックホルムから1.6キロ離れたイトビーという小さな町で、黒い石の中から新たな希土類元素が発見され、発見地の名をとってイットリウム土と名付けられました。フランス革命後、化学者モッサンデルは新たに開発された技術を用いて、元素を還元しました。イットリウムイットリウム土から。この時点で、人々はイットリウム土が「単一の成分」ではないことに気づき、他に2つの酸化物を発見しました。ピンク色のものは酸化エルビウム薄紫色のものは酸化テルビウムと呼ばれます。1843年、モッサンデルはエルビウムを発見し、テルビウムしかし、彼は発見された二つの物質が純粋で、他の物質と混ざっている可能性があるとは考えませんでした。その後数十年にわたり、人々は徐々にそこに多くの元素が混ざっていることを発見し、エルビウムとテルビウムに加えて、他のランタノイド金属元素も発見しました。
エルビウムの研究は発見ほど順調ではなかった。モーサンは1843年にピンク色の酸化エルビウムを発見したが、純粋なサンプルが発見されたのは1934年になってからだった。エルビウム金属精製方法の継続的な改善により抽出されました。加熱精製することで塩化エルビウムエルビウムとカリウムの発見により、金属カリウムによるエルビウムの還元が実現しました。しかしながら、エルビウムの特性は他のランタノイド金属元素とあまりにも類似していたため、磁性、摩擦エネルギー、火花発生といった関連研究は50年近く停滞していました。1959年、エルビウム原子の特殊な4f層電子構造が新興光学分野に応用され、エルビウムは注目を集め、様々な用途が開発されました。
エルビウムは銀白色で、柔らかな質感を持ち、絶対零度付近でのみ強い強磁性を示します。超伝導体であり、室温で空気や水によってゆっくりと酸化されます。酸化エルビウム磁器業界で一般的に使用されるバラ色の色で、釉薬として優れています。エルビウムは火山岩に濃縮されており、中国南部には大規模な鉱床があります。
エルビウムは優れた光学特性を有し、赤外線を可視光に変換する能力があるため、赤外線検出器や暗視装置の製造に最適な材料です。また、光子検出にも優れたツールであり、固体中の特定のイオン励起準位を通して光子を連続的に吸収し、これらの光子を検出・計数することで光子検出器を構成します。しかし、三価エルビウムイオンによる光子の直接吸収効率は高くありませんでした。補助イオンを介して光信号を間接的に捕捉し、エネルギーをエルビウムに伝達するエルビウムレーザーが科学者によって開発されたのは、1966年になってからでした。
エルビウムレーザーの原理はホルミウムレーザーと似ていますが、エネルギーはホルミウムレーザーよりもはるかに低くなっています。波長2940ナノメートルのエルビウムレーザーは、軟組織の切開に使用できます。中赤外線領域のこのタイプのレーザーは、透過性が低いものの、人体組織の水分に素早く吸収されるため、少ないエネルギーで良好な結果を得ることができます。軟組織を細かく切断、研磨、除去することができ、迅速な創傷治癒を実現します。口腔外科、白内障、美容、傷跡除去、しわ除去などのレーザー手術に広く使用されています。
1985年、英国のサウサンプトン大学と日本のノースイースタン大学は、エルビウム添加光ファイバー増幅器の開発に成功しました。現在、中国湖北省武漢市の武漢オプティクス・バレーは、このエルビウム添加光ファイバー増幅器を自主生産し、北米、ヨーロッパなどへ輸出しています。この応用は光ファイバー通信における偉大な発明の一つであり、一定量のエルビウムを添加することで、通信システムにおける光信号の損失を補償することができます。この増幅器は現在、光ファイバー通信において最も広く使用されているデバイスであり、光信号を減衰させることなく伝送することができます。
投稿日時: 2023年8月16日