લ્યુટેટિયમ(III) ઓક્સાઇડ
| લ્યુટેટિયમ ઓક્સાઇડગુણધર્મો |
| સમાનાર્થી | લ્યુટેટીયમ ઓક્સાઇડ, લ્યુટેટીયમ સેસ્કીઓક્સાઇડ |
| કેસનંબર. | 12032-20-1 ની કીવર્ડ્સ |
| રાસાયણિક સૂત્ર | લુ2ઓ3 |
| મોલર માસ | ૩૯૭.૯૩૨ ગ્રામ/મોલ |
| ગલનબિંદુ | ૨,૪૯૦°C(૪,૫૧૦°F;૨,૭૬૦K) |
| ઉત્કલન બિંદુ | ૩,૯૮૦°C(૭,૨૦૦°F;૪,૨૫૦K) |
| અન્ય દ્રાવકોમાં દ્રાવ્યતા | અદ્રાવ્ય |
| બેન્ડ ગેપ | ૫.૫ ઇવી |
ઉચ્ચ શુદ્ધતાલ્યુટેટિયમ ઓક્સાઇડસ્પષ્ટીકરણ
| કણનું કદ (D50) | ૨.૮૫ માઇક્રોન |
| શુદ્ધતા (Lu2O3) | ≧૯૯.૯૯૯% |
| TREO(કુલ દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ) | ૯૯.૫૫% |
| RE અશુદ્ધિઓ સામગ્રી | પીપીએમ | નોન-REEs અશુદ્ધિઓ | પીપીએમ |
| લા2ઓ3 | <1 | ફે2ઓ3 | ૧.૩૯ |
| સીઓ2 | <1 | સિઓ2 | ૧૦.૭૫ |
| પ્ર૬ઓ૧૧ | <1 | CaO | ૨૩.૪૯ |
| એનડી2ઓ3 | <1 | પોબોક્સિલ ઓક્સાઇડ | Nd |
| Sm2O3 (એસએમ2ઓ3) | <1 | સીએલ¯ | ૮૬.૬૪ |
| Eu2O3 | <1 | એલઓઆઈ | ૦.૧૫% |
| જીડી2ઓ3 | <1 | ||
| ટીબી4ઓ7 | <1 | ||
| ડાય2ઓ3 | <1 | ||
| હો2ઓ3 | <1 | ||
| Er2O3 | <1 | ||
| ટીએમ2ઓ3 | <1 | ||
| Yb2O3 | <1 | ||
| Y2O3 | <1 |
【પેકેજિંગ】25KG/બેગ આવશ્યકતાઓ: ભેજ પ્રતિરોધક, ધૂળ-મુક્ત, સૂકું, હવાની અવરજવરવાળું અને સ્વચ્છ.
શું છેલ્યુટેટિયમ ઓક્સાઇડમાટે વપરાય છે?
સોલિડ-સ્ટેટ લેસરો માટે લેસર સ્ફટિકો અને કોર મેટ્રિક્સ સામગ્રી:
મુખ્ય ઉપયોગો: Lu₂O₃ એ લ્યુટેટિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ અને લ્યુટેટિયમ-ડોપેડ યટ્રીયમ લિથિયમ ફ્લોરાઇડ જેવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન લેસર સ્ફટિકોના ઉત્પાદન માટે મુખ્ય પ્રારંભિક સામગ્રી છે. આ સ્ફટિકોને સામાન્ય રીતે Lu: YAG (યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ) અથવા Lu: YLF (યટ્રીયમ લિથિયમ ફ્લોરાઇડ) તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.
ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ: લ્યુટેટીયમ આયનો (Lu³⁺) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સક્રિય આયનો (લેસર ઉત્સર્જન કેન્દ્રો) તરીકે થતો નથી. તેમ છતાં, મેટ્રિક્સ જાળીના ભાગ રૂપે, તેઓ અત્યંત સ્થિર અને કોમ્પેક્ટ જાળી વાતાવરણ પૂરું પાડી શકે છે. જ્યારે અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી આયનો (જેમ કે Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺) સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે, ત્યારે Lu₂O₃-આધારિત સ્ફટિકો દર્શાવે છે:
ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા: અસરકારક રીતે ગરમીનો નાશ કરે છે, ઉચ્ચ-શક્તિવાળા લેસરના સંચાલનને મંજૂરી આપે છે અને થર્મલ લેન્સની અસરો ઘટાડે છે.
ઉચ્ચ રાસાયણિક અને યાંત્રિક સ્થિરતા: કઠોર વાતાવરણમાં લેસરોની લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતા સુનિશ્ચિત કરો.
ઉત્તમ ફોનોન ઉર્જા ગુણધર્મો: લેસર આયનોના ઉર્જા સ્તરના જીવનકાળ અને ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતાને અસર કરે છે.
એપ્લિકેશન્સ: આ લેસરોનો વ્યાપકપણે ઔદ્યોગિક સામગ્રી પ્રક્રિયા (કટીંગ, વેલ્ડીંગ, માર્કિંગ), તબીબી (નેત્ર સર્જરી, ત્વચા સારવાર), વૈજ્ઞાનિક સંશોધન, લિડર અને સંભવિત ઇનર્શિયલ કન્ફાઇનમેન્ટ ફ્યુઝન સંશોધનમાં ઉપયોગ થાય છે.
ખાસ સિરામિક્સ અને કાચ:
ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ/ઓછું વિક્ષેપન ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ: Lu₂O₃ નો ઉપયોગ ખાસ ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ (જેમ કે લેન્થેનાઇડ ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ) બનાવવા માટે થાય છે જેમાં અત્યંત ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને અત્યંત ઓછી વિક્ષેપન લાક્ષણિકતાઓ હોય છે. આ ગ્લાસ અદ્યતન ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ (જેમ કે માઇક્રોસ્કોપ ઓબ્જેક્ટિવ્સ, હાઇ-એન્ડ કેમેરા લેન્સ અને લિથોગ્રાફી સિસ્ટમ્સ) માં રંગીન વિકૃતિ સુધારવા માટે જરૂરી છે.
પારદર્શક સિરામિક્સ: Lu₂O₃ પોતે અથવા અન્ય ઓક્સાઇડ (જેમ કે Y₂O₃) સાથે સંયોજનમાં પારદર્શક પોલીક્રિસ્ટલાઇન સિરામિક્સ બનાવવા માટે વાપરી શકાય છે. આ સિરામિક્સમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ જેવી જ ઓપ્ટિકલ એકરૂપતા અને પ્રકાશ ટ્રાન્સમિટન્સ હોય છે, પરંતુ તે કદમાં મોટા, યાંત્રિક શક્તિમાં વધુ અને તૈયાર કરવા માટે ઓછા ખર્ચાળ હોઈ શકે છે. એપ્લિકેશન્સમાં લેસર ગેઇન મીડિયા, ઇન્ફ્રારેડ વિન્ડોઝ, મિસાઇલ ફેરિંગ્સ અને ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા લાઇટિંગ લેમ્પશેડ્સનો સમાવેશ થાય છે.
સ્ટ્રક્ચરલ સિરામિક એડિટિવ્સ: અન્ય અદ્યતન સિરામિક્સ (જેમ કે સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ અને સિલિકોન કાર્બાઇડ) ના ઉચ્ચ-તાપમાન યાંત્રિક ગુણધર્મો, ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને ક્રીપ પ્રતિકારને સુધારવા માટે સિન્ટરિંગ સહાય અથવા અનાજ બાઉન્ડ્રી એન્જિનિયરિંગ એજન્ટ તરીકે થોડી માત્રામાં Lu₂O₃ ઉમેરી શકાય છે, અને તેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-તાપમાન બેરિંગ્સ, કટીંગ ટૂલ્સ અને ટર્બાઇન એન્જિન ઘટકોમાં થાય છે.
સિન્ટિલેટર અને રેડિયેશન શોધ:
મુખ્ય કાચો માલ: Lu₂O₃ એ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન લ્યુટેટિયમ-આધારિત સિન્ટિલેટર સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ અને સિરામિક્સના સંશ્લેષણ માટે એક અનિવાર્ય કાચો માલ છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રતિનિધિઓ છે:
લ્યુટેટિયમ સિલિકેટ: Lu₂SiO₅:Ce³⁺ અને તેના વ્યુત્પન્ન સ્ફટિકો. ઉચ્ચ ઘનતા (~7.4 g/cm³), ઉચ્ચ અસરકારક અણુ સંખ્યા, ઝડપી ક્ષય સમય અને ઉચ્ચ પ્રકાશ આઉટપુટ સાથે, તે પોઝિટ્રોન ઉત્સર્જન ટોમોગ્રાફીમાં સૌથી અદ્યતન ડિટેક્ટર સામગ્રી છે.
લ્યુટેટીયમ યટ્રીયમ એલ્યુમિનેટ: (Lu, Y) )₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ સિરામિક્સ. ઉચ્ચ પ્રકાશ ઉત્પાદન, ઝડપી સડો, સારા ઉર્જા રિઝોલ્યુશન અને મોટા કદ અને જટિલ આકારોમાં બનાવી શકાય તેવા સિરામિક્સના ફાયદાઓને જોડીને, તેનો વ્યાપકપણે તબીબી ઇમેજિંગ (PET/CT), ઉચ્ચ-ઊર્જા ભૌતિકશાસ્ત્ર પ્રયોગો, હોમલેન્ડ સિક્યુરિટી (સામાન/કાર્ગો સ્કેનિંગ), અને તેલના કૂવાના લોગીંગમાં ઉપયોગ થાય છે.
ફાયદા: લ્યુટેટીયમનો ઉચ્ચ અણુ ક્રમાંક (71) સામગ્રીને ઉત્તમ ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોટોન (એક્સ-રે, ગામા રે) અવરોધિત કરવાની ક્ષમતા આપે છે, જે શોધ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે.
ફોસ્ફરસ અને તેજસ્વી પદાર્થો:
મેટ્રિક્સ સામગ્રી: Lu₂O₃ નો ઉપયોગ દુર્લભ-પૃથ્વી આયન-સક્રિય લ્યુમિનેસેન્ટ સામગ્રી માટે કાર્યક્ષમ મેટ્રિક્સ તરીકે થઈ શકે છે. જ્યારે યુરોપિયમ આયનો (Eu³⁺) સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે સાંકડી ઉત્સર્જન બેન્ડવિડ્થ અને ઉચ્ચ રંગ શુદ્ધતા સાથે ખૂબ જ શુદ્ધ લાલ ફ્લોરોસેન્સ (મુખ્ય ટોચ ~611 nm) ઉત્સર્જન કરી શકે છે.
એપ્લિકેશન્સ: મુખ્યત્વે હાઇ-એન્ડ ડિસ્પ્લે ટેકનોલોજી (જેમ કે મેડિકલ હાઇ-રિઝોલ્યુશન એક્સ-રે ઇમેજ ઇન્ટેન્સિફિકેશન સ્ક્રીન, ચોક્કસ પ્રકારના ફિલ્ડ એમિશન ડિસ્પ્લે) અને ફ્લોરોસન્ટ પ્રોબ્સ (બાયોમાર્કર્સ, સેન્સર) માં વપરાય છે. તેની ઉત્તમ રાસાયણિક અને થર્મલ સ્થિરતા ફોસ્ફરના લાંબા જીવનને સુનિશ્ચિત કરે છે.
ઉત્પ્રેરક અસર:
ઉત્પ્રેરક ઘટક: Lu₂O₃ તેની લુઇસ એસિડિટીને કારણે વિવિધ ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓમાં સક્રિય છે:
પેટ્રોલિયમ રિફાઇનિંગ: તેનો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક વાહક અથવા સક્રિય ઘટક (કેટલીકવાર અન્ય ધાતુના ઓક્સાઇડ સાથે સંયોજનમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે) તરીકે ક્રેકીંગ (ભારે તેલને હળવા ઇંધણમાં વિઘટિત કરવું), આલ્કિલેશન (ઉચ્ચ-ઓક્ટેન ગેસોલિન ઘટકોનું ઉત્પાદન), અને હાઇડ્રોપ્રોસેસિંગ (ડિસલ્ફ્યુરાઇઝેશન, ડેનાઇટ્રોજનેશન) જેવી પ્રક્રિયાઓમાં થઈ શકે છે.
પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા: ઓલેફિન્સ (જેમ કે ઇથિલિન અને પ્રોપીલીન) ની પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયામાં, Lu₂O₃ અથવા તેના ડેરિવેટિવ્ઝનો ઉપયોગ પોલિમરના પરમાણુ વજન વિતરણ અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને અસર કરવા માટે ઉત્પ્રેરક ઘટકો તરીકે થઈ શકે છે.
મિથેન રૂપાંતર: તે મિથેન ઓક્સિડેટીવ કપ્લીંગ અથવા સંશ્લેષણ ગેસ ઉત્પન્ન કરવા માટે રિફોર્મિંગ જેવી પ્રતિક્રિયાઓમાં સંશોધન મૂલ્ય દર્શાવે છે.
ઓટોમોબાઈલ એક્ઝોસ્ટ ટ્રીટમેન્ટ: તેનો ઉપયોગ થ્રી-વે ઉત્પ્રેરકમાં સ્ટેબિલાઇઝર અથવા કો-ઉત્પ્રેરક ઘટક તરીકે થાય છે (જોકે તેનો ઉપયોગ સેરિયમ, ઝિર્કોનિયમ, વગેરે કરતા ઓછો છે).
મિકેનિઝમ: તેની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ મુખ્યત્વે સપાટી પરના ઓક્સિજન ખાલી જગ્યાઓ અને પ્રતિક્રિયાશીલ અણુઓ પર ખુલ્લા Lu³⁺ આયન સ્થળોના શોષણ અને સક્રિયકરણ ક્ષમતામાંથી આવે છે.
અન્ય અદ્યતન એપ્લિકેશનો:
પરમાણુ ઉદ્યોગ: આઇસોટોપ Lu-176 (લગભગ 2.6% ની કુદરતી વિપુલતા) માં મોટો થર્મલ ન્યુટ્રોન કેપ્ચર ક્રોસ સેક્શન છે અને ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન પછી તેને તબીબી રીતે મૂલ્યવાન કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ Lu-177 (લક્ષ્ય રેડિયોથેરાપી માટે) માં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. Lu₂O₃ એ Lu-176 ને શુદ્ધ કરવા અથવા Lu-177 રેડિયોફાર્માસ્યુટિકલ્સ તૈયાર કરવા માટે પ્રારંભિક સામગ્રી છે. ઉચ્ચ-શુદ્ધતા Lu₂O₃ નો ઉપયોગ ન્યુટ્રોન-શોષક સામગ્રી અથવા પરમાણુ નિયંત્રણ સળિયાના સંશોધનમાં પણ થઈ શકે છે.
ઇલેક્ટ્રોનિક સામગ્રી: ઉચ્ચ-κ ગેટ ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી (સિલિકોન-આધારિત ચિપ્સમાં સિલિકોન ડાયોક્સાઇડને બદલવા માટે વપરાય છે) ના સંશોધન પદાર્થ તરીકે, અથવા ફેરોઇલેક્ટ્રિક અને મલ્ટિફેરોઇક સામગ્રીના સંશોધન માટે.
કોટિંગ સામગ્રી: ઉચ્ચ તાપમાન, કાટ સામે પ્રતિરોધક અથવા ખાસ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો ધરાવતા રક્ષણાત્મક કોટિંગ તૈયાર કરવા માટે વપરાય છે (જેમ કે એરક્રાફ્ટ એન્જિન અથવા સેટેલાઇટ ઓપ્ટિકલ ઘટકો માટે).
પ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્ર: કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રયોગોમાં ચેરેન્કોવ રેડિયેટર સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
સારાંશ:
લ્યુટેટિયમ ઓક્સાઇડ (Lu₂O₃) કોઈ પણ રીતે સામાન્ય કાચો માલ નથી. તે આધુનિક અત્યાધુનિક ટેકનોલોજીને ટેકો આપતી એક મુખ્ય વ્યૂહાત્મક સામગ્રી છે. તેનું મુખ્ય મૂલ્ય આમાં રહેલું છે:
ઉચ્ચ-પ્રદર્શન લેસર સ્ફટિકો (જેમ કે Lu: YAG, Lu: YLF) માટે ઉચ્ચ-સ્તરીય મેટ્રિક્સ સામગ્રી તરીકે, તે ઉચ્ચ-શક્તિ, ઉચ્ચ-સ્થિરતાવાળા સોલિડ-સ્ટેટ લેસરોને સક્ષમ કરે છે.
સિન્ટિલેટર મટિરિયલ્સની આગામી પેઢી (LSO, LYSO, LuAG: Ce) ના પાયાના પથ્થર તરીકે, તે મેડિકલ ઇમેજિંગ (PET/CT) અને રેડિયેશન ડિટેક્શન ટેકનોલોજીના નવીનતાને આગળ ધપાવે છે.
તે ખાસ ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ અને પારદર્શક સિરામિક્સને ઉત્તમ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો (ઉચ્ચ રીફ્રેક્શન, ઓછું વિક્ષેપ, વિશાળ પ્રકાશ ટ્રાન્સમિશન શ્રેણી) આપે છે.
ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા ફોસ્ફર મેટ્રિક્સ (Lu₂O₃:Eu³⁺) તરીકે, તે ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા લાલ પ્રકાશનું ઉત્સર્જન પૂરું પાડે છે.
તે વિજાતીય ઉત્પ્રેરકમાં એક અનન્ય પ્રતિક્રિયા સક્રિયકરણ ક્ષમતા દર્શાવે છે.
આ બધા ઉપયોગો Lu₂O₃ ની ઉચ્ચ શુદ્ધતા (સામાન્ય રીતે 4N/99.99% અથવા તો 5N/99.999% કે તેથી વધુની જરૂર પડે છે), ચોક્કસ સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણોત્તર અને ચોક્કસ ભૌતિક સ્વરૂપ (જેમ કે અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર, નેનોપાર્ટિકલ્સ) પર આધાર રાખે છે. હાઇ-ટેક ક્ષેત્રોમાં તેના ઉપયોગની ઊંડાઈ અને પહોળાઈ હજુ પણ વિસ્તરી રહી છે, ખાસ કરીને લેસર ટેકનોલોજી, મેડિકલ ઇમેજિંગ અને ન્યુક્લિયર મેડિસિનના ક્ષેત્રોમાં, જ્યાં તેનું સ્થાન બદલી ન શકાય તેવું છે.