જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ: ટર્બિયમ

ટર્બિયમભારે શ્રેણીમાં આવે છેદુર્લભ પૃથ્વી, પૃથ્વીના પોપડામાં માત્ર 1.1 પીપીએમ ની ઓછી વિપુલતા સાથે. ટર્બિયમ ઓક્સાઇડ કુલ દુર્લભ પૃથ્વીના 0.01% કરતા ઓછો હિસ્સો ધરાવે છે. ઉચ્ચ યટ્રીયમ આયન પ્રકારના ભારે દુર્લભ પૃથ્વી ઓરમાં પણ, ટર્બિયમનું પ્રમાણ કુલ દુર્લભ પૃથ્વીના માત્ર 1.1-1.2% જેટલું છે, જે દર્શાવે છે કે તે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની "ઉમદા" શ્રેણીમાં આવે છે. 1843 માં ટર્બિયમની શોધ થયા પછી 100 વર્ષથી વધુ સમયથી, તેની અછત અને મૂલ્ય લાંબા સમયથી તેના વ્યવહારિક ઉપયોગને અટકાવી રહ્યું છે. છેલ્લા 30 વર્ષોમાં જ ટર્બિયમે તેની અનન્ય પ્રતિભા દર્શાવી છે.

ઇતિહાસ શોધવો

સ્વીડિશ રસાયણશાસ્ત્રી કાર્લ ગુસ્તાફ મોસાન્ડેરે ૧૮૪૩માં ટર્બિયમ શોધ્યું. તેમણે તેની અશુદ્ધિઓ શોધી કાઢીયટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડઅનેY2O3. યટ્રીયમનું નામ સ્વીડનના યટરબી ગામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે. આયન વિનિમય ટેકનોલોજીના ઉદભવ પહેલાં, ટર્બિયમ તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં અલગ કરવામાં આવતું ન હતું.

મોસન્ટે સૌપ્રથમ યટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડને ત્રણ ભાગમાં વિભાજીત કર્યા, જે બધાને અયસ્કના નામ પરથી નામ આપવામાં આવ્યું: યટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડ,એર્બિયમ(III) ઓક્સાઇડ, અને ટર્બિયમ ઓક્સાઇડ. ટર્બિયમ ઓક્સાઇડ મૂળ ગુલાબી રંગના ભાગથી બનેલું હતું, જે હવે એર્બિયમ તરીકે ઓળખાતા તત્વને કારણે હતું. "એર્બિયમ(III) ઓક્સાઇડ" (જેને આપણે હવે ટર્બિયમ કહીએ છીએ તે સહિત) મૂળ દ્રાવણમાં રંગહીન ભાગ હતો. આ તત્વના અદ્રાવ્ય ઓક્સાઇડને ભૂરા રંગનો ગણવામાં આવે છે.

પછીના કામદારો ભાગ્યે જ નાના રંગહીન "એર્બિયમ(III) ઓક્સાઇડ" ને જોઈ શક્યા, પરંતુ દ્રાવ્ય ગુલાબી ભાગને અવગણી શકાય નહીં. એર્બિયમ(III) ઓક્સાઇડના અસ્તિત્વ વિશે વારંવાર ચર્ચાઓ થઈ છે. અંધાધૂંધીમાં, મૂળ નામ ઉલટાવી દેવામાં આવ્યું અને નામોની આપ-લે અટકી ગઈ, તેથી ગુલાબી ભાગનો ઉલ્લેખ આખરે એર્બિયમ ધરાવતા દ્રાવણ તરીકે કરવામાં આવ્યો (દ્રાવણમાં, તે ગુલાબી હતું). હવે એવું માનવામાં આવે છે કે સોડિયમ બાયસલ્ફેટ અથવા પોટેશિયમ સલ્ફેટનો ઉપયોગ કરતા કામદારો લે છેસીરિયમ(IV) ઓક્સાઇડયટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડમાંથી બહાર નીકળીને અજાણતાં ટર્બિયમને સેરિયમ ધરાવતા કાંપમાં ફેરવે છે. મૂળ યટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડનો માત્ર 1% ભાગ, જે હવે "ટર્બિયમ" તરીકે ઓળખાય છે, તે યટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડમાં પીળો રંગ પસાર કરવા માટે પૂરતો છે. તેથી, ટર્બિયમ એ એક ગૌણ ઘટક છે જેમાં શરૂઆતમાં તે હતું, અને તે તેના નજીકના પડોશીઓ, ગેડોલિનિયમ અને ડિસ્પ્રોસિયમ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.

પછીથી, જ્યારે પણ અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોને આ મિશ્રણમાંથી અલગ કરવામાં આવ્યા, ઓક્સાઇડના પ્રમાણને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ટર્બિયમનું નામ ત્યાં સુધી જાળવી રાખવામાં આવ્યું જ્યાં સુધી આખરે ટર્બિયમનો ભૂરા ઓક્સાઇડ શુદ્ધ સ્વરૂપમાં પ્રાપ્ત ન થયો. 19મી સદીમાં સંશોધકોએ તેજસ્વી પીળા અથવા લીલા નોડ્યુલ્સ (III)નું અવલોકન કરવા માટે અલ્ટ્રાવાયોલેટ ફ્લોરોસેન્સ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કર્યો ન હતો, જેના કારણે ઘન મિશ્રણ અથવા દ્રાવણમાં ટર્બિયમ ઓળખવાનું સરળ બન્યું.
ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન

ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9

ટર્બિયમનું ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન [Xe] 6s24f9 છે. સામાન્ય રીતે, ન્યુક્લિયર ચાર્જ વધુ આયનીકરણ માટે ખૂબ મોટો થાય તે પહેલાં ફક્ત ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરી શકાય છે, પરંતુ ટર્બિયમના કિસ્સામાં, અર્ધ ભરેલું ટર્બિયમ ફ્લોરિન ગેસ જેવા ખૂબ જ મજબૂત ઓક્સિડન્ટ્સની હાજરીમાં ચોથા ઇલેક્ટ્રોનને વધુ આયનીકરણ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ટર્બિયમ ધાતુ

ટર્બિયમ એક ચાંદી-સફેદ દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુ છે જેમાં નરમાઈ, કઠિનતા અને નરમાઈ છે જેને છરી વડે કાપી શકાય છે. ગલનબિંદુ ૧૩૬૦ ℃, ઉત્કલનબિંદુ ૩૧૨૩ ℃, ઘનતા ૮૨૨૯ ૪ કિગ્રા/મી૩. શરૂઆતના લેન્થેનાઇડની તુલનામાં, તે હવામાં પ્રમાણમાં સ્થિર છે. લેન્થેનાઇડના નવમા તત્વ તરીકે, ટર્બિયમ એક મજબૂત વીજળી ધરાવતો ધાતુ છે. તે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને હાઇડ્રોજન બનાવે છે.

કુદરતમાં, ટર્બિયમ ક્યારેય મુક્ત તત્વ તરીકે જોવા મળ્યું નથી, જેની થોડી માત્રા ફોસ્ફોસેરિયમ, થોરિયમ રેતી અને ગેડોલિનાઇટમાં જોવા મળે છે. ટર્બિયમ મોનાઝાઇટ રેતીમાં અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાં સામાન્ય રીતે 0.03% ટર્બિયમ સામગ્રી હોય છે. અન્ય સ્ત્રોતો ઝેનોટાઇમ અને કાળા દુર્લભ સોનાના અયસ્ક છે, જે બંને ઓક્સાઇડના મિશ્રણ છે અને તેમાં 1% સુધી ટર્બિયમ હોય છે.

અરજી

ટર્બિયમના ઉપયોગમાં મોટાભાગે હાઇ-ટેક ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે, જે ટેકનોલોજી સઘન અને જ્ઞાન-સઘન અત્યાધુનિક પ્રોજેક્ટ્સ છે, તેમજ આકર્ષક વિકાસ સંભાવનાઓ સાથે નોંધપાત્ર આર્થિક લાભો ધરાવતા પ્રોજેક્ટ્સ છે.

મુખ્ય એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં શામેલ છે:

(૧) મિશ્ર દુર્લભ પૃથ્વીના સ્વરૂપમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેનો ઉપયોગ કૃષિ માટે દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજન ખાતર અને ફીડ એડિટિવ તરીકે થાય છે.

(2) ત્રણ પ્રાથમિક ફ્લોરોસન્ટ પાવડરમાં લીલા પાવડર માટે એક્ટિવેટર. આધુનિક ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક સામગ્રીમાં ફોસ્ફર્સના ત્રણ મૂળભૂત રંગોનો ઉપયોગ જરૂરી છે, જેમ કે લાલ, લીલો અને વાદળી, જેનો ઉપયોગ વિવિધ રંગોને સંશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. અને ઘણા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા લીલા ફ્લોરોસન્ટ પાવડરમાં ટર્બિયમ એક અનિવાર્ય ઘટક છે.

(૩) મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ સ્ટોરેજ મટિરિયલ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ ડિસ્ક બનાવવા માટે આકારહીન મેટલ ટર્બિયમ ટ્રાન્ઝિશન મેટલ એલોય પાતળા ફિલ્મોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.

(૪) મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ગ્લાસનું ઉત્પાદન. લેસર ટેકનોલોજીમાં રોટેટર્સ, આઇસોલેટર્સ અને સર્ક્યુલેટર્સના ઉત્પાદન માટે ટર્બિયમ ધરાવતો ફેરાડે રોટરી ગ્લાસ એક મુખ્ય સામગ્રી છે.

(5) ટર્બિયમ ડિસપ્રોસિયમ ફેરોમેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ એલોય (ટેરફેનોલ) ના વિકાસ અને વિકાસથી ટર્બિયમ માટે નવા ઉપયોગો ખુલ્યા છે.

ખેતી અને પશુપાલન માટે

રેર અર્થ ટર્બિયમ પાકની ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે અને ચોક્કસ સાંદ્રતા શ્રેણીમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધારી શકે છે. ટર્બિયમ સંકુલમાં ઉચ્ચ જૈવિક પ્રવૃત્તિ હોય છે. ટર્બિયમના ટર્નરી સંકુલો, Tb (Ala) 3BenIm (ClO4) 3 · 3H2O, સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરિયસ, બેસિલસ સબટિલિસ અને એસ્ચેરીચીયા કોલી પર સારી એન્ટિબેક્ટેરિયલ અને બેક્ટેરિયાનાશક અસરો ધરાવે છે. તેમની પાસે વ્યાપક એન્ટિબેક્ટેરિયલ સ્પેક્ટ્રમ છે. આવા સંકુલોનો અભ્યાસ આધુનિક બેક્ટેરિયાનાશક દવાઓ માટે નવી સંશોધન દિશા પ્રદાન કરે છે.

લ્યુમિનેસેન્સના ક્ષેત્રમાં વપરાય છે

આધુનિક ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક સામગ્રીમાં ફોસ્ફર્સના ત્રણ મૂળભૂત રંગોનો ઉપયોગ જરૂરી છે, જેમ કે લાલ, લીલો અને વાદળી, જેનો ઉપયોગ વિવિધ રંગોને સંશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. અને ઘણા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા લીલા ફ્લોરોસન્ટ પાવડરમાં ટર્બિયમ એક અનિવાર્ય ઘટક છે. જો રેર અર્થ કલર ટીવી રેડ ફ્લોરોસન્ટ પાવડરના જન્મથી યટ્રીયમ અને યુરોપિયમની માંગમાં વધારો થયો છે, તો લેમ્પ માટે રેર અર્થ થ્રી પ્રાઇમરી કલર ગ્રીન ફ્લોરોસન્ટ પાવડર દ્વારા ટર્બિયમના ઉપયોગ અને વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવામાં આવ્યું છે. 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, ફિલિપ્સે વિશ્વના પ્રથમ કોમ્પેક્ટ ઉર્જા-બચત ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પની શોધ કરી અને તેને ઝડપથી વૈશ્વિક સ્તરે પ્રમોટ કર્યો. Tb3+ આયનો 545nm ની તરંગલંબાઇ સાથે લીલો પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરી શકે છે, અને લગભગ તમામ રેર અર્થ ગ્રીન ફોસ્ફર સક્રિયકર્તા તરીકે ટર્બિયમનો ઉપયોગ કરે છે.

રંગીન ટીવી કેથોડ રે ટ્યુબ (CRT) માટે લીલો ફોસ્ફર હંમેશા ઝિંક સલ્ફાઇડ પર આધારિત રહ્યો છે, જે સસ્તો અને કાર્યક્ષમ છે, પરંતુ પ્રોજેક્શન રંગીન ટીવી માટે હંમેશા લીલા ફોસ્ફર તરીકે ટર્બિયમ પાવડરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં Y2SiO5 ∶ Tb3+, Y3 (Al, Ga) 5O12 ∶ Tb3+ અને LaOBr ∶ Tb3+નો સમાવેશ થાય છે. મોટી સ્ક્રીન હાઇ-ડેફિનેશન ટેલિવિઝન (HDTV) ના વિકાસ સાથે, CRT માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન લીલા ફ્લોરોસન્ટ પાવડર પણ વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિદેશમાં એક હાઇબ્રિડ ગ્રીન ફ્લોરોસન્ટ પાવડર વિકસાવવામાં આવ્યો છે, જેમાં Y3 (Al, Ga) 5O12: Tb3+, LaOCl: Tb3+, અને Y2SiO5: Tb3+નો સમાવેશ થાય છે, જે ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા પર ઉત્તમ લ્યુમિનેસેન્સ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે.

પરંપરાગત એક્સ-રે ફ્લોરોસન્ટ પાવડર કેલ્શિયમ ટંગસ્ટેટ છે. 1970 અને 1980 ના દાયકામાં, સ્ક્રીનને તીવ્ર બનાવવા માટે રેર અર્થ ફોસ્ફોર્સ વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, જેમ કે ટર્બિયમ એક્ટિવેટેડ સલ્ફર લેન્થેનમ ઓક્સાઇડ, ટર્બિયમ એક્ટિવેટેડ બ્રોમિન લેન્થેનમ ઓક્સાઇડ (લીલા સ્ક્રીન માટે), ટર્બિયમ એક્ટિવેટેડ સલ્ફર યટ્રીયમ(III) ઓક્સાઇડ, વગેરે. કેલ્શિયમ ટંગસ્ટેટની તુલનામાં, રેર અર્થ ફ્લોરોસન્ટ પાવડર દર્દીઓ માટે એક્સ-રે ઇરેડિયેશનનો સમય 80% ઘટાડી શકે છે, એક્સ-રે ફિલ્મોના રિઝોલ્યુશનમાં સુધારો કરી શકે છે, એક્સ-રે ટ્યુબનું આયુષ્ય વધારી શકે છે અને ઉર્જા વપરાશ ઘટાડી શકે છે. ટર્બિયમનો ઉપયોગ મેડિકલ એક્સ-રે એન્હાન્સમેન્ટ સ્ક્રીન માટે ફ્લોરોસન્ટ પાવડર એક્ટિવેટર તરીકે પણ થાય છે, જે એક્સ-રેને ઓપ્ટિકલ ઇમેજમાં રૂપાંતરિત કરવાની સંવેદનશીલતામાં ઘણો સુધારો કરી શકે છે, એક્સ-રે ફિલ્મોની સ્પષ્ટતામાં સુધારો કરી શકે છે અને માનવ શરીરમાં એક્સ-રેના એક્સપોઝર ડોઝને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકે છે (50% થી વધુ).

નવા સેમિકન્ડક્ટર લાઇટિંગ માટે વાદળી પ્રકાશથી ઉત્તેજિત સફેદ LED ફોસ્ફરમાં ટર્બિયમનો ઉપયોગ એક્ટિવેટર તરીકે પણ થાય છે. તેનો ઉપયોગ ટર્બિયમ એલ્યુમિનિયમ મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ક્રિસ્ટલ ફોસ્ફોર્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે, વાદળી પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડનો ઉપયોગ ઉત્તેજના પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, અને ઉત્પન્ન થયેલ ફ્લોરોસેન્સને ઉત્તેજના પ્રકાશ સાથે મિશ્રિત કરીને શુદ્ધ સફેદ પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે.

ટર્બિયમથી બનેલા ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્ટ મટિરિયલ્સમાં મુખ્યત્વે ઝીંક સલ્ફાઇડ ગ્રીન ફોસ્ફરનો સમાવેશ થાય છે જેમાં ટર્બિયમ એક્ટિવેટર તરીકે હોય છે. અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઇરેડિયેશન હેઠળ, ટર્બિયમના ઓર્ગેનિક કોમ્પ્લેક્સ મજબૂત ગ્રીન ફ્લોરોસેન્સ ઉત્સર્જિત કરી શકે છે અને તેનો ઉપયોગ પાતળા ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્ટ મટિરિયલ તરીકે થઈ શકે છે. દુર્લભ પૃથ્વી કાર્બનિક જટિલ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્ટ થિન ફિલ્મોના અભ્યાસમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ હોવા છતાં, વ્યવહારિકતામાં હજુ પણ ચોક્કસ અંતર છે, અને દુર્લભ પૃથ્વી કાર્બનિક જટિલ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્ટ થિન ફિલ્મો અને ઉપકરણો પર સંશોધન હજુ પણ ઊંડાણમાં છે.

ટર્બિયમની ફ્લોરોસેન્સ લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ ફ્લોરોસેન્સ પ્રોબ તરીકે પણ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓફલોક્સાસીન ટર્બિયમ (Tb3+) ફ્લોરોસેન્સ પ્રોબનો ઉપયોગ ઓફલોક્સાસીન ટર્બિયમ (Tb3+) કોમ્પ્લેક્સ અને DNA (DNA) વચ્ચે ફ્લોરોસેન્સ સ્પેક્ટ્રમ અને શોષણ સ્પેક્ટ્રમ દ્વારા થતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જે દર્શાવે છે કે ઓફલોક્સાસીન Tb3+ પ્રોબ DNA અણુઓ સાથે ગ્રુવ બંધન બનાવી શકે છે, અને DNA ઓફલોક્સાસીન Tb3+ સિસ્ટમના ફ્લોરોસેન્સને નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકે છે. આ ફેરફારના આધારે, DNA નક્કી કરી શકાય છે.

મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ સામગ્રી માટે

ફેરાડે અસર ધરાવતી સામગ્રી, જેને મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સામગ્રી તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેનો ઉપયોગ લેસર અને અન્ય ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ સામગ્રીના બે સામાન્ય પ્રકાર છે: મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકો અને મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ. તેમાંથી, મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકો (જેમ કે યટ્રીયમ આયર્ન ગાર્નેટ અને ટર્બિયમ ગેલિયમ ગાર્નેટ) માં એડજસ્ટેબલ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી અને ઉચ્ચ થર્મલ સ્થિરતાના ફાયદા છે, પરંતુ તે ખર્ચાળ અને ઉત્પાદન કરવામાં મુશ્કેલ છે. વધુમાં, ઉચ્ચ ફેરાડે પરિભ્રમણ કોણ ધરાવતા ઘણા મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકોમાં ટૂંકા તરંગ શ્રેણીમાં ઉચ્ચ શોષણ હોય છે, જે તેમના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકોની તુલનામાં, મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ગ્લાસમાં ઉચ્ચ ટ્રાન્સમિટન્સનો ફાયદો છે અને તેને મોટા બ્લોક્સ અથવા ફાઇબરમાં બનાવવામાં સરળ છે. હાલમાં, ઉચ્ચ ફેરાડે અસર ધરાવતા મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ ચશ્મા મુખ્યત્વે દુર્લભ પૃથ્વી આયન ડોપ્ડ ચશ્મા છે.

મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ સ્ટોરેજ મટિરિયલ્સ માટે વપરાય છે

તાજેતરના વર્ષોમાં, મલ્ટીમીડિયા અને ઓફિસ ઓટોમેશનના ઝડપી વિકાસ સાથે, નવી ઉચ્ચ-ક્ષમતાવાળી ચુંબકીય ડિસ્કની માંગ વધી રહી છે. ઉચ્ચ-પ્રદર્શન મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ ડિસ્ક બનાવવા માટે આકારહીન મેટલ ટર્બિયમ ટ્રાન્ઝિશન મેટલ એલોય ફિલ્મોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. તેમાંથી, TbFeCo એલોય પાતળી ફિલ્મ શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન ધરાવે છે. ટર્બિયમ આધારિત મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સામગ્રી મોટા પાયે બનાવવામાં આવી છે, અને તેમાંથી બનાવેલી મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ ડિસ્કનો ઉપયોગ કમ્પ્યુટર સ્ટોરેજ ઘટકો તરીકે થાય છે, જેમાં સ્ટોરેજ ક્ષમતા 10-15 ગણી વધી છે. તેમની પાસે મોટી ક્ષમતા અને ઝડપી ઍક્સેસ ગતિના ફાયદા છે, અને ઉચ્ચ-ઘનતા ઓપ્ટિકલ ડિસ્ક માટે ઉપયોગમાં લેવાતી વખતે તેને હજારો વખત સાફ અને કોટ કરી શકાય છે. તે ઇલેક્ટ્રોનિક માહિતી સંગ્રહ તકનીકમાં મહત્વપૂર્ણ સામગ્રી છે. દૃશ્યમાન અને નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સામગ્રી ટર્બિયમ ગેલિયમ ગાર્નેટ (TGG) સિંગલ ક્રિસ્ટલ છે, જે ફેરાડે રોટેટર્સ અને આઇસોલેટર બનાવવા માટે શ્રેષ્ઠ મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સામગ્રી છે.

મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ માટે

ફેરાડે મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ગ્લાસમાં દૃશ્યમાન અને ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશોમાં સારી પારદર્શિતા અને આઇસોટ્રોપી હોય છે, અને તે વિવિધ જટિલ આકારો બનાવી શકે છે. મોટા કદના ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન કરવું સરળ છે અને તેને ઓપ્ટિકલ ફાઇબરમાં ખેંચી શકાય છે. તેથી, મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ આઇસોલેટર, મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર અને ફાઇબર ઓપ્ટિક કરંટ સેન્સર જેવા મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોમાં તેની વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ છે. તેના મોટા ચુંબકીય ક્ષણ અને દૃશ્યમાન અને ઇન્ફ્રારેડ શ્રેણીમાં નાના શોષણ ગુણાંકને કારણે, Tb3+ આયનો મેગ્નેટો ઓપ્ટિકલ ચશ્મામાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા દુર્લભ પૃથ્વી આયનો બની ગયા છે.

ટર્બિયમ ડિસપ્રોસિયમ ફેરોમેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ એલોય

20મી સદીના અંતમાં, વિશ્વ વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી ક્રાંતિના ઊંડાણ સાથે, નવી દુર્લભ પૃથ્વી લાગુ સામગ્રી ઝડપથી ઉભરી રહી છે. 1984 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની આયોવા સ્ટેટ યુનિવર્સિટી, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ઉર્જા વિભાગની એમ્સ લેબોરેટરી અને યુએસ નેવી સરફેસ વેપન્સ રિસર્ચ સેન્ટર (પછીથી સ્થાપિત અમેરિકન એજ ટેકનોલોજી કંપની (ET REMA) ના મુખ્ય કર્મચારીઓ) એ સંયુક્ત રીતે એક નવી દુર્લભ પૃથ્વી સ્માર્ટ સામગ્રી વિકસાવી, જેને ટર્બિયમ ડિસપ્રોસિયમ આયર્ન જાયન્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ સામગ્રી કહેવામાં આવે છે. આ નવી સ્માર્ટ સામગ્રીમાં વિદ્યુત ઊર્જાને ઝડપથી યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવાની ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓ છે. આ વિશાળ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ સામગ્રીથી બનેલા પાણીની અંદર અને ઇલેક્ટ્રો-એકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સને નૌકાદળના સાધનો, તેલના કૂવા શોધ સ્પીકર્સ, અવાજ અને કંપન નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ અને સમુદ્ર સંશોધન અને ભૂગર્ભ સંચાર પ્રણાલીઓમાં સફળતાપૂર્વક ગોઠવવામાં આવ્યા છે. તેથી, ટર્બિયમ ડિસપ્રોસિયમ આયર્ન જાયન્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ સામગ્રીનો જન્મ થતાં જ, તેને વિશ્વભરના ઔદ્યોગિક દેશો તરફથી વ્યાપક ધ્યાન મળ્યું. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં એજ ટેક્નોલોજીસે 1989 માં ટર્બિયમ ડિસ્પ્રોસિયમ આયર્ન જાયન્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ મટિરિયલ્સનું ઉત્પાદન શરૂ કર્યું અને તેનું નામ ટેર્ફેનોલ ડી રાખ્યું. ત્યારબાદ, સ્વીડન, જાપાન, રશિયા, યુનાઇટેડ કિંગડમ અને ઓસ્ટ્રેલિયાએ પણ ટર્બિયમ ડિસ્પ્રોસિયમ આયર્ન જાયન્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ મટિરિયલ્સ વિકસાવ્યા.

યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં આ સામગ્રીના વિકાસના ઇતિહાસ પરથી, આ સામગ્રીની શોધ અને તેના પ્રારંભિક એકાધિકારિક ઉપયોગો બંને સીધા લશ્કરી ઉદ્યોગ (જેમ કે નૌકાદળ) સાથે સંબંધિત છે. જોકે ચીનના લશ્કરી અને સંરક્ષણ વિભાગો ધીમે ધીમે આ સામગ્રી વિશેની તેમની સમજને મજબૂત બનાવી રહ્યા છે. જો કે, ચીનની વ્યાપક રાષ્ટ્રીય શક્તિમાં નોંધપાત્ર વધારો થયા પછી, 21મી સદીમાં લશ્કરી સ્પર્ધાત્મક વ્યૂહરચના સાકાર કરવા અને સાધનોના સ્તરમાં સુધારો કરવા માટેની આવશ્યકતાઓ ચોક્કસપણે ખૂબ જ તાકીદની રહેશે. તેથી, લશ્કરી અને રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણ વિભાગો દ્વારા ટર્બિયમ ડિસપ્રોસિયમ આયર્ન જાયન્ટ મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ સામગ્રીનો વ્યાપક ઉપયોગ એક ઐતિહાસિક જરૂરિયાત હશે.

ટૂંકમાં, ટર્બિયમના ઘણા ઉત્તમ ગુણધર્મો તેને ઘણી કાર્યાત્મક સામગ્રીનો અનિવાર્ય સભ્ય બનાવે છે અને કેટલાક એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં એક અનિવાર્ય સ્થાન બનાવે છે. જો કે, ટર્બિયમની ઊંચી કિંમતને કારણે, લોકો ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડવા માટે ટર્બિયમનો ઉપયોગ કેવી રીતે ટાળવો અને ઓછો કરવો તે અંગે અભ્યાસ કરી રહ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, દુર્લભ પૃથ્વી મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ સામગ્રીમાં પણ શક્ય તેટલા ઓછા ખર્ચે ડિસપ્રોસિયમ આયર્ન કોબાલ્ટ અથવા ગેડોલિનિયમ ટર્બિયમ કોબાલ્ટનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ; લીલા ફ્લોરોસન્ટ પાવડરમાં ટર્બિયમની સામગ્રી ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરો જેનો ઉપયોગ કરવો જ જોઇએ. કિંમત ટર્બિયમના વ્યાપક ઉપયોગને પ્રતિબંધિત કરતી એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ બની ગઈ છે. પરંતુ ઘણી કાર્યાત્મક સામગ્રી તેના વિના કરી શકતી નથી, તેથી આપણે "બ્લેડ પર સારા સ્ટીલનો ઉપયોગ" ના સિદ્ધાંતનું પાલન કરવું પડશે અને શક્ય તેટલો ટર્બિયમનો ઉપયોગ બચાવવાનો પ્રયાસ કરવો પડશે.