Erbio, il 68° elemento della tavola periodica.
La scoperta dierbioè piena di colpi di scena. Nel 1787, nella piccola città di Itby, a 1,6 chilometri da Stoccolma, in Svezia, fu scoperta una nuova terra rara in una pietra nera, chiamata terra di ittrio, in base al luogo del ritrovamento. Dopo la Rivoluzione francese, il chimico Mossander utilizzò una tecnologia di nuova concezione per ridurre gli elementiittriodall'ittrio terrestre. A questo punto, ci si rese conto che l'ittrio terrestre non è un "monocomponente" e si trovarono altri due ossidi: quello rosa si chiamaossido di erbio, e quello viola chiaro è chiamato ossido di terbio. Nel 1843, Mossander scoprì l'erbio eterbio, ma non credeva che le due sostanze trovate fossero pure e possibilmente mescolate ad altre sostanze. Nei decenni successivi, si scoprì gradualmente che effettivamente conteneva molti elementi mescolati, e gradualmente si trovarono altri elementi metallici lantanidi oltre all'erbio e al terbio.
Lo studio dell'erbio non fu così semplice come la sua scoperta. Sebbene Maussand scoprisse l'ossido di erbio rosa nel 1843, solo nel 1934 campioni puri dierbio metallicosono stati estratti grazie al continuo miglioramento dei metodi di purificazione. Riscaldando e purificandocloruro di erbioe potassio, si è riusciti a ridurre l'erbio con il potassio metallico. Ciononostante, le proprietà dell'erbio sono troppo simili a quelle di altri elementi metallici lantanidi, il che ha causato quasi 50 anni di stagnazione nella ricerca correlata, come il magnetismo, l'energia di attrito e la generazione di scintille. Fino al 1959, con l'applicazione della speciale struttura elettronica a strati 4f degli atomi di erbio nei campi ottici emergenti, l'erbio ha attirato l'attenzione e sono state sviluppate molteplici applicazioni.
L'erbio, di colore bianco-argenteo, ha una consistenza morbida e mostra un forte ferromagnetismo solo in prossimità dello zero assoluto. È un superconduttore e viene lentamente ossidato dall'aria e dall'acqua a temperatura ambiente.ossido di erbioÈ un colore rosso rosato comunemente usato nell'industria della porcellana e costituisce una buona smaltatura. L'erbio è concentrato nelle rocce vulcaniche e presenta giacimenti minerari su larga scala nella Cina meridionale.
L'erbio possiede eccezionali proprietà ottiche e può convertire l'infrarosso in luce visibile, rendendolo il materiale perfetto per la realizzazione di rilevatori a infrarossi e dispositivi per la visione notturna. È anche uno strumento avanzato per la rilevazione dei fotoni, in grado di assorbirli in modo continuo attraverso specifici livelli di eccitazione ionica nel solido, per poi rilevarli e contarli per creare un rilevatore di fotoni. Tuttavia, l'efficienza dell'assorbimento diretto dei fotoni da parte degli ioni di erbio trivalenti non era elevata. Solo nel 1966 gli scienziati svilupparono i laser a erbio, catturando indirettamente i segnali ottici attraverso ioni ausiliari e trasferendo poi energia all'erbio.
Il principio del laser a erbio è simile a quello del laser a olmio, ma la sua energia è molto inferiore a quella del laser a olmio. Un laser a erbio con una lunghezza d'onda di 2940 nanometri può essere utilizzato per tagliare i tessuti molli. Sebbene questo tipo di laser nella regione dell'infrarosso medio abbia una scarsa capacità di penetrazione, può essere rapidamente assorbito dall'umidità nei tessuti umani, ottenendo buoni risultati con meno energia. Può tagliare, macinare e rimuovere finemente i tessuti molli, ottenendo una rapida guarigione delle ferite. È ampiamente utilizzato in interventi laser come la chirurgia del cavo orale, la cataratta bianca, la chirurgia estetica, la rimozione di cicatrici e la rimozione delle rughe.
Nel 1985, l'Università di Southampton nel Regno Unito e la Northeastern University in Giappone svilupparono con successo un amplificatore in fibra drogata con erbio. Oggi, la Wuhan Optics Valley di Wuhan, nella provincia di Hubei, in Cina, è in grado di produrre autonomamente questo amplificatore in fibra drogata con erbio ed esportarlo in Nord America, Europa e altri paesi. Questa applicazione è una delle più grandi invenzioni nel campo delle comunicazioni in fibra ottica: drogando una certa percentuale di erbio, è possibile compensare la perdita di segnali ottici nei sistemi di comunicazione. Questo amplificatore è attualmente il dispositivo più utilizzato nelle comunicazioni in fibra ottica, in grado di trasmettere segnali ottici senza indebolimento.
Data di pubblicazione: 16 agosto 2023