లుటేషియం(III) ఆక్సైడ్
| లుటేషియం ఆక్సైడ్ఆస్తులు |
| పర్యాయపదం | లుటేటియం ఆక్సైడ్, లుటెటియం సెస్క్వియాక్సైడ్ |
| CAS సంఖ్య. | 12032-20-1 |
| రసాయన సూత్రం | Lu2O3 |
| మోలార్ ద్రవ్యరాశి | 397.932 గ్రా/మోల్ |
| ద్రవీభవన స్థానం | 2,490°C(4,510°F;2,760K) |
| మరిగే స్థానం | 3,980°C(7,200°F;4,250K) |
| ఇతర ద్రావకాలలో ద్రావణీయత | కరగనిది |
| బ్యాండ్ గ్యాప్ | 5.5eV |
అధిక స్వచ్ఛతలుటేషియం ఆక్సైడ్స్పెసిఫికేషన్
| కణ పరిమాణం (D50) | 2.85 μm |
| స్వచ్ఛత (Lu2O3) | ≧99.999% |
| TREO (మొత్తం అరుదైన భూమి ఆక్సైడ్లు) | 99.55% |
| RE మలినాలు కంటెంట్లు | పిపిఎం | REEలు కాని మలినాలు | పిపిఎం |
| లా2ఓ3 | <1 | Fe2O3 | 1.39 |
| CeO2 | <1 | SiO2 | 10.75 |
| Pr6O11 | <1 | CaO | 23.49 |
| Nd2O3 | <1 | PbO | Nd |
| Sm2O3 | <1 | CL¯ | 86.64 |
| Eu2O3 | <1 | LOI | 0.15% |
| Gd2O3 | <1 | ||
| టిబి4ఓ7 | <1 | ||
| Dy2O3 | <1 | ||
| Ho2O3 | <1 | ||
| Er2O3 | <1 | ||
| టిఎమ్2ఓ3 | <1 | ||
| Yb2O3 | <1 | ||
| Y2O3 | <1 |
【ప్యాకేజింగ్】25 కేజీలు/బ్యాగ్ అవసరాలు: తేమ చొరబడని, దుమ్ము లేని, పొడి, గాలి తగిలే మరియు శుభ్రమైన ప్రదేశం.
ఏమిటిలుటేషియం ఆక్సైడ్దేనికి ఉపయోగిస్తారు?
సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ల కోసం లేజర్ క్రిస్టల్స్ మరియు కోర్ మ్యాట్రిక్స్ మెటీరియల్స్:
ప్రధాన అనువర్తనాలు: Lu₂O₃ అనేది లుటీషియం-డోప్డ్ యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్ మరియు లుటీషియం-డోప్డ్ యట్రియం లిథియం ఫ్లోరైడ్ వంటి అధిక-పనితీరు గల లేజర్ క్రిస్టల్స్ తయారీకి ఒక కీలకమైన ప్రారంభ ముడిపదార్థం. ఈ క్రిస్టల్స్ను సాధారణంగా Lu: YAG (యట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్) లేదా Lu: YLF (యట్రియం లిథియం ఫ్లోరైడ్) అని సూచిస్తారు.
కార్యవిధానం: లుటీషియం అయాన్లు (Lu³⁺) స్వయంగా సాధారణంగా క్రియాశీల అయాన్లుగా (లేజర్ ఉద్గార కేంద్రాలుగా) ఉపయోగించబడవు. అయినప్పటికీ, మాతృక జాలకంలో భాగంగా, అవి అత్యంత స్థిరమైన మరియు సంక్షిప్తమైన జాలక వాతావరణాన్ని అందించగలవు. ఇతర అరుదైన భూ అయాన్లతో (Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺ వంటివి) డోపింగ్ చేసినప్పుడు, Lu₂O₃-ఆధారిత స్ఫటికాలు ఈ క్రింది లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి:
అధిక ఉష్ణ వాహకత: ఉష్ణాన్ని సమర్థవంతంగా వెదజల్లుతుంది, అధిక-శక్తి లేజర్ ఆపరేషన్ను అనుమతిస్తుంది మరియు థర్మల్ లెన్స్ ప్రభావాలను తగ్గిస్తుంది.
అధిక రసాయన మరియు యాంత్రిక స్థిరత్వం: కఠినమైన వాతావరణాలలో లేజర్ల దీర్ఘకాలిక విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తుంది.
అద్భుతమైన ఫోనాన్ శక్తి లక్షణాలు: లేజర్ అయాన్ల శక్తి స్థాయి జీవితకాలం మరియు క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.
ఉపయోగాలు: ఈ లేజర్లను పారిశ్రామిక పదార్థాల ప్రాసెసింగ్ (కోత, వెల్డింగ్, మార్కింగ్), వైద్య (నేత్ర శస్త్రచికిత్స, చర్మ చికిత్స), శాస్త్రీయ పరిశోధన, లిడార్ మరియు సంభావ్య జడత్వ బంధన సంలీన పరిశోధనలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.
ప్రత్యేక సిరామిక్స్ మరియు గాజు:
అధిక వక్రీభవన సూచిక/తక్కువ విక్షేపణ ఆప్టికల్ గ్లాస్: Lu₂O₃ను అత్యంత అధిక వక్రీభవన సూచిక మరియు అత్యంత తక్కువ విక్షేపణ లక్షణాలు కలిగిన ప్రత్యేక ఆప్టికల్ గ్లాస్ను (లాంథనైడ్ ఆప్టికల్ గ్లాస్ వంటివి) తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. అధునాతన ఆప్టికల్ సిస్టమ్స్లో (మైక్రోస్కోప్ ఆబ్జెక్టివ్లు, హై-ఎండ్ కెమెరా లెన్స్లు మరియు లితోగ్రఫీ సిస్టమ్స్ వంటివి) క్రోమాటిక్ అబెర్రేషన్ను సరిచేయడానికి ఈ గ్లాస్ చాలా అవసరం.
పారదర్శక సిరామిక్స్: Lu₂O₃ను నేరుగా గానీ లేదా ఇతర ఆక్సైడ్లతో (Y₂O₃ వంటివి) కలిపి గానీ ఉపయోగించి పారదర్శక పాలీక్రిస్టలైన్ సిరామిక్స్ను తయారు చేయవచ్చు. ఈ సిరామిక్స్ సింగిల్ క్రిస్టల్స్ మాదిరిగానే ఆప్టికల్ ఏకరూపతను మరియు కాంతి ప్రసరణను కలిగి ఉంటాయి, కానీ ఇవి పరిమాణంలో పెద్దవిగా, యాంత్రిక బలం ఎక్కువగా ఉంటాయి మరియు వీటి తయారీ ఖర్చు కూడా తక్కువగా ఉండవచ్చు. వీటి అనువర్తనాలలో లేజర్ గెయిన్ మీడియా, ఇన్ఫ్రారెడ్ కిటికీలు, క్షిపణి ఫెయిరింగ్లు మరియు అధిక-తీవ్రత గల లైటింగ్ ల్యాంప్షేడ్లు వంటివి ఉన్నాయి.
నిర్మాణ సిరామిక్ సంకలితాలు: ఇతర అధునాతన సిరామిక్ల (సిలికాన్ నైట్రైడ్ మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ వంటివి) అధిక-ఉష్ణోగ్రత యాంత్రిక లక్షణాలు, ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు క్రీప్ నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి, కొద్ది మొత్తంలో Lu₂O₃ను సింటరింగ్ సహాయకంగా లేదా గ్రెయిన్ బౌండరీ ఇంజనీరింగ్ ఏజెంట్గా చేర్చవచ్చు. దీనిని అధిక-ఉష్ణోగ్రత బేరింగ్లు, కటింగ్ టూల్స్ మరియు టర్బైన్ ఇంజిన్ భాగాలలో ఉపయోగిస్తారు.
స్కింటిలేటర్ మరియు రేడియేషన్ గుర్తింపు:
ప్రధాన ముడి పదార్థాలు: అధిక పనితీరు గల లుటీషియం ఆధారిత స్కింటిలేటర్ సింగిల్ క్రిస్టల్స్ మరియు సిరామిక్స్ను సంశ్లేషణ చేయడానికి Lu₂O₃ ఒక అనివార్యమైన ముడి పదార్థం. అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రతినిధులు:
లుటీషియం సిలికేట్: Lu₂SiO₅:Ce³⁺ మరియు దాని ఉత్పన్న స్ఫటికాలు. అధిక సాంద్రత (~7.4 గ్రా/సెంమీ³), అధిక ప్రభావవంతమైన పరమాణు సంఖ్య, వేగవంతమైన క్షయ సమయం మరియు అధిక కాంతి ఉద్గారంతో, ఇది పాజిట్రాన్ ఎమిషన్ టోమోగ్రఫీలో అత్యంత అధునాతన డిటెక్టర్ పదార్థం.
లుటేషియం యట్రియం అల్యూమినేట్: (Lu, Y) )₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ సిరామిక్స్. అధిక కాంతి ఉద్గారం, వేగవంతమైన క్షయం, మంచి శక్తి రిజల్యూషన్, మరియు పెద్ద పరిమాణాలలో, సంక్లిష్ట ఆకారాలలో తయారు చేయగల సిరామిక్స్ వంటి ప్రయోజనాలను కలపడం వల్ల, దీనిని మెడికల్ ఇమేజింగ్ (PET/CT), హై-ఎనర్జీ ఫిజిక్స్ ప్రయోగాలు, దేశ భద్రత (సామాను/సరుకు స్కానింగ్), మరియు ఆయిల్ వెల్ లాగింగ్లో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.
ప్రయోజనాలు: లుటీషియం యొక్క అధిక పరమాణు సంఖ్య (71) ఈ పదార్థానికి అద్భుతమైన అధిక-శక్తి ఫోటాన్ (ఎక్స్-రే, గామా రే) నిరోధక సామర్థ్యాన్ని ఇస్తుంది, తద్వారా గుర్తింపు సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.
ఫాస్ఫర్లు మరియు కాంతి ఉద్గార పదార్థాలు:
మాట్రిక్స్ పదార్థాలు: అరుదైన-భూమి అయాన్-ఉత్తేజిత కాంతి ఉద్గార పదార్థాలకు Lu₂O₃ ను ఒక సమర్థవంతమైన మాట్రిక్స్గా ఉపయోగించవచ్చు. యూరోపియం అయాన్లతో (Eu³⁺) డోపింగ్ చేసినప్పుడు, ఇది ఇరుకైన ఉద్గార బ్యాండ్విడ్త్ మరియు అధిక రంగు స్వచ్ఛతతో చాలా స్వచ్ఛమైన ఎరుపు ఫ్లోరోసెన్స్ను (ప్రధాన శిఖరం ~611 nm) విడుదల చేయగలదు.
ఉపయోగాలు: ప్రధానంగా ఉన్నత-స్థాయి డిస్ప్లే టెక్నాలజీలో (ఉదాహరణకు వైద్యపరమైన అధిక-రిజల్యూషన్ ఎక్స్-రే ఇమేజ్ ఇంటెన్సిఫికేషన్ స్క్రీన్లు, కొన్ని రకాల ఫీల్డ్ ఎమిషన్ డిస్ప్లేలు) మరియు ఫ్లోరోసెంట్ ప్రోబ్స్లో (బయోమార్కర్లు, సెన్సార్లు) ఉపయోగిస్తారు. దీని అద్భుతమైన రసాయన మరియు ఉష్ణ స్థిరత్వం ఫాస్ఫర్ యొక్క దీర్ఘాయువును నిర్ధారిస్తుంది.
ఉత్ప్రేరక ప్రభావం:
ఉత్ప్రేరక భాగం: Lu₂O₃ దాని లూయిస్ ఆమ్లత్వం కారణంగా వివిధ రకాల ఉత్ప్రేరక చర్యలలో చురుకుగా ఉంటుంది:
పెట్రోలియం శుద్ధి: క్రాకింగ్ (భారీ చమురును తేలికపాటి ఇంధనాలుగా విడగొట్టడం), ఆల్కైలేషన్ (అధిక ఆక్టేన్ గ్యాసోలిన్ భాగాలను ఉత్పత్తి చేయడం), మరియు హైడ్రోప్రాసెసింగ్ (డీసల్ఫరైజేషన్, డీనైట్రోజనేషన్) వంటి ప్రక్రియలలో దీనిని ఉత్ప్రేరక వాహకంగా లేదా క్రియాశీల భాగంగా (కొన్నిసార్లు ఇతర లోహ ఆక్సైడ్లతో కలిపి) ఉపయోగించవచ్చు.
పాలిమరైజేషన్ చర్య: ఒలెఫిన్ల (ఇథిలీన్ మరియు ప్రొపిలీన్ వంటివి) పాలిమరైజేషన్ చర్యలో, పాలిమర్ యొక్క అణుభార పంపిణీ మరియు సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని ప్రభావితం చేయడానికి Lu₂O₃ లేదా దాని ఉత్పన్నాలను ఉత్ప్రేరక భాగాలుగా ఉపయోగించవచ్చు.
మీథేన్ మార్పిడి: మీథేన్ ఆక్సిడేటివ్ కప్లింగ్ లేదా సింథసిస్ గ్యాస్ను ఉత్పత్తి చేయడానికి రిఫార్మింగ్ వంటి చర్యలలో ఇది పరిశోధన విలువను చూపుతుంది.
ఆటోమొబైల్ ఎగ్జాస్ట్ ట్రీట్మెంట్: దీనిని త్రీ-వే క్యాటలిస్ట్లలో స్టెబిలైజర్ లేదా కో-క్యాటలిస్ట్ కాంపోనెంట్గా ఉపయోగిస్తారు (అయినప్పటికీ దీని వాడకం సీరియం, జిర్కోనియం మొదలైన వాటి కంటే తక్కువ).
కార్యవిధానం: దీని ఉత్ప్రేరక క్రియాశీలత ప్రధానంగా క్రియాజనక అణువులపై ఉండే ఉపరితల ఆక్సిజన్ ఖాళీలు మరియు బహిర్గతమైన Lu³⁺ అయాన్ స్థానాల శోషణ మరియు క్రియాశీలత సామర్థ్యం నుండి వస్తుంది.
ఇతర అత్యాధునిక అనువర్తనాలు:
అణు పరిశ్రమ: Lu-176 ఐసోటోప్ (సహజ లభ్యత సుమారు 2.6%) అధిక ఉష్ణ న్యూట్రాన్ సంగ్రహణ క్రాస్ సెక్షన్ను కలిగి ఉంటుంది మరియు న్యూట్రాన్ వికిరణం తర్వాత వైద్యపరంగా విలువైన రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ Lu-177 (లక్షిత రేడియోథెరపీ కోసం)గా మార్చబడుతుంది. Lu-176ను శుద్ధి చేయడానికి లేదా Lu-177 రేడియోఫార్మాస్యూటికల్స్ను తయారు చేయడానికి Lu₂O₃ ప్రారంభ ముడిపదార్థంగా ఉంటుంది. అధిక స్వచ్ఛత గల Lu₂O₃ను న్యూట్రాన్-శోషక పదార్థాలు లేదా అణు నియంత్రణ కడ్డీల పరిశోధనలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
ఎలక్ట్రానిక్ పదార్థాలు: అధిక-κ గేట్ డైఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాల (సిలికాన్ ఆధారిత చిప్లలో సిలికాన్ డయాక్సైడ్కు బదులుగా వాడేవి) పరిశోధనా వస్తువుగా, లేదా ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్ మరియు మల్టీఫెర్రోయిక్ పదార్థాల పరిశోధన కోసం.
పూత పదార్థాలు: అధిక ఉష్ణోగ్రతలు, తుప్పును తట్టుకునే లేదా ప్రత్యేక దృశ్య లక్షణాలను (ఉదాహరణకు విమాన ఇంజన్లు లేదా ఉపగ్రహ దృశ్య భాగాల కోసం) కలిగి ఉండే రక్షిత పూతలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ప్రయోగాత్మక భౌతిక శాస్త్రం: కణ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగాలలో చెరెంకోవ్ రేడియేటర్ పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
సారాంశం:
లుటేషియం ఆక్సైడ్ (Lu₂O₃) ఎంతమాత్రం ఒక సాధారణ ముడి పదార్థం కాదు. ఇది ఆధునిక అత్యాధునిక సాంకేతికతకు మద్దతిచ్చే ఒక కీలకమైన వ్యూహాత్మక పదార్థం. దీని ప్రధాన విలువ వీటిలో ఉంది:
అధిక పనితీరు గల లేజర్ క్రిస్టల్స్ (Lu: YAG, Lu: YLF వంటివి) కోసం ఒక ఉన్నత-స్థాయి మాతృక పదార్థంగా, ఇది అధిక శక్తి, అధిక స్థిరత్వం గల ఘనస్థితి లేజర్లను సాధ్యం చేస్తుంది.
తదుపరి తరం స్కింటిలేటర్ పదార్థాలకు (LSO, LYSO, LuAG: Ce) మూలస్తంభంగా, ఇది మెడికల్ ఇమేజింగ్ (PET/CT) మరియు రేడియేషన్ డిటెక్షన్ టెక్నాలజీ ఆవిష్కరణలను నడిపిస్తుంది.
ఇది ప్రత్యేక ఆప్టికల్ గ్లాస్ మరియు పారదర్శక సిరామిక్లకు అద్భుతమైన ఆప్టికల్ లక్షణాలను (అధిక వక్రీభవనం, తక్కువ విక్షేపణం, విస్తృత కాంతి ప్రసార పరిధి) అందిస్తుంది.
అధిక సామర్థ్యం గల ఫాస్ఫర్ మ్యాట్రిక్స్ (Lu₂O₃:Eu³⁺)గా, ఇది అధిక స్వచ్ఛత గల ఎరుపు కాంతి ఉద్గారాన్ని అందిస్తుంది.
ఇది భిన్నజాతి ఉత్ప్రేరణలో ఒక విశిష్టమైన చర్య క్రియాశీలత సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
ఈ అనువర్తనాలన్నీ Lu₂O₃ యొక్క అధిక స్వచ్ఛత (సాధారణంగా 4N/99.99% లేదా 5N/99.999% లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అవసరం), ఖచ్చితమైన స్టోయికియోమెట్రిక్ నిష్పత్తి మరియు నిర్దిష్ట భౌతిక రూపం (అతి సూక్ష్మ పొడి, నానోపార్టికల్స్ వంటివి) మీద ఆధారపడి ఉంటాయి. హై-టెక్ రంగాలలో, ముఖ్యంగా లేజర్ టెక్నాలజీ, మెడికల్ ఇమేజింగ్ మరియు న్యూక్లియర్ మెడిసిన్ రంగాలలో దీని అనువర్తనాల లోతు మరియు విస్తృతి ఇంకా విస్తరిస్తూనే ఉన్నాయి, ఈ రంగాలలో దీనికి ప్రత్యామ్నాయం లేని స్థానం ఉంది.