镱,元素周期表第70 号元素。
镱是在瑞典小镇伊特比发现的四种镧系金属元素之一。1842 年莫桑德从钇土中分离出了铒土和铽土,启发化学家们通过光谱分析法去发现新元素,然后再去分离它们。1878 年瑞士化学家德马里尼亚克从铒土中分离出一种新元素的氧化物,并将其命名为镱,“ytterbium ”,符号Yb ,取自于发现它的小镇伊特比(Ytterby )。1899 年,奥地利的两位化学家提出一份光谱数据,证明所发现的镱并不是单一物质。6 年后,奥地利的化学家韦尔斯巴赫用分步结晶法将德马里尼亚克发现的镱分离为两种元素。同时法国的化学家也发现并分离出了这两种元素,称之为“新镱”和镥,“新镱”这个名字只被短暂的使用了一段时间,最终人们还是回到了德马里尼亚克最初定名的“镱”。直到1955 年科学家才设法将镱与其他镧系金属元素分开,得到了纯净的金属镱。
镱属于重稀土元素,也称为钇组稀土元素。镱在地壳中的含量在稀有元素中算比较丰富的,高于铽、钬、铥、镥等其他中重稀土元素,在江西寻乌县,中钇富铕离子型矿中,镱的含量比铕还要高。
金属镱是银白色很软、有延展性的金属,室温下能被空气和水缓慢氧化。与相邻镧系金属不同的是,镱的硬度、密度和熔点明显比相邻元素要低,这与镱特殊的电子层排布且能形成面心立方晶体有关。镱很有活性,在砂轮上摩擦产生的火花很小,其粉末在空气中燃烧能产生美丽的翠绿色火焰。金属镱没有顺磁性和抗磁性,其导电性能随压强的增加而呈现不同的性能:常温常压下,导电能力与其他镧系金属相近;16000 个大气压下,呈现半导体性质;40000 个大气压时,会比室温时更容易导电。人们利用这个特性,将镱制作成了应力计,用来检验核试验中的冲击波,或地震波的强度。
近几年来,人们将镱的化合物添加到光纤中,发现它可以与铒和铥一样,大大提高光的放大效率,能满足高速大容量信息传输的要求。我国研制出的高浓度铒镱共掺磷酸盐光纤,有较好的化学稳定性和热稳定性,具有较宽的红外透过性能,其性能比商用石英放大器高出两个数量级,能实现功率放大和小信号放大,可用于光纤传感器、自由空间激光通信和超短脉冲放大等领域。依托这种掺镱元素制成的光纤放大材料,我国已建成世界上单信道容量最大、速率最快的光传输系统,拥有世界上最宽的信息高速公路。
镱优异的光谱特性还被用作优质激光材料,既可以制作激光晶体,也可以制作激光玻璃和光纤激光器。我国在掺镱激光晶体方面,也取得一系列具有国际先进水平的创新性成果,解决了晶体的形成,晶体中激光的快速、脉冲、连续、可调节输出等多项关键技术,研究成果已在国防、工业和科学工程中获得实际应用,而且掺镱晶体产品还能出口美国、日本等多个国家与地区。
大量研究表明,激光镱玻璃的许多性将超过在神光1 号和2 号大功率激光装置中的主要激光介质——钕玻璃,在相同情况下,镱玻璃的储能效率比钕玻璃高16 倍,荧光寿命也是钕玻璃的3 倍,同时还具有掺杂浓度高、吸收带宽等优点,非常适合大功率激光器使用。与钕一起协同使用,效果更好,已被应用于精细焊接、切割和岩石钻探等方面,或许未来还能制成强大的固态激光武器。
在量子领域,镱被发现是未来量子网络世界中记忆存储最理想的元素,还能通过中计器进行长距离的传播信号。物理学家预测,未来可以通过以镱为基础的量子记忆存储器,实现创建全球量子网络。
想不到镱,竟是如此有意思! 返回搜狐,查看更多