Thuliumoxid
ThuliumoxidEigenschaften
| Synonym | Thulium(III)-oxid, Thuliumsesquioxid |
| Cas-Nr. | 12036-44-1 |
| Chemische Formel | Tm2O3 |
| Molmasse | 385,866 g/mol |
| Aussehen | grünlich-weiße kubische Kristalle |
| Dichte | 8,6 g/cm³ |
| Schmelzpunkt | 2341 °C (4246 °F; 2614 K) |
| Siedepunkt | 3.945 °C (7.133 °F; 4.218 K) |
| Löslichkeit in Wasser | in Säuren schwer löslich |
| Magnetische Suszeptibilität (χ) | +51.444·10−6cm3/mol |
Hohe ReinheitThuliumoxidSpezifikation
| Partikelgröße (D50) | 2,99 μm |
| Reinheit (Tm2O3) | ≥99,99 % |
| TREO (Gesamt-Seltenerdoxide) | ≥99,5 % |
| REVerunreinigungen Inhalt | ppm | Nicht-REE-Verunreinigungen | ppm |
| La2O3 | 2 | Fe2O3 | 22 |
| CeO2 | <1 | SiO2 | 25 |
| Pr6O11 | <1 | CaO | 37 |
| Nd2O3 | 2 | PbO | Nd |
| Sm2O3 | <1 | CL¯ | 860 |
| Eu2O3 | <1 | LOI | 0,56 % |
| Gd2O3 | <1 | ||
| Tb4O7 | <1 | ||
| Dy2O3 | <1 | ||
| Ho2O3 | <1 | ||
| Er2O3 | 9 | ||
| Yb2O3 | 51 | ||
| Lu2O3 | 2 | ||
| Y2O3 | <1 |
【Verpackung】25 kg/Sack Anforderungen: feuchtigkeitsbeständig, staubfrei, trocken, belüftet und sauber.
Wozu wird Thulium(III)-oxid (Tm₂O₃)-Pulver verwendet?
Thulium(III)-oxid (Tm₂O₃)Das Pulver ist eine hochreine Seltenerdverbindung, die aufgrund ihrer einzigartigen photonischen, nuklearen und katalytischen Eigenschaften geschätzt wird. Als eines der seltensten Lanthanoidoxide ermöglicht es Spitzentechnologien in verschiedenen Disziplinen:
1. Photonik und Optische Technik
- Glasfaserkommunikation:
✓ Erbium-Thulium-kodotierte Faserverstärker (EDTFAs)**: Entscheidend für die Erweiterung der C-Band- (1530–1565 nm) auf die L-Band-Verstärkung (1565–1625 nm) in DWDM-Systemen und damit für die Steigerung der Telekommunikationskapazität über große Entfernungen.
✓ Upconversion-Nanopartikel: Tm³⁺-dotierte ZBLAN (ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF)-Fasern zur Umwandlung von Nahinfrarot- in sichtbares Licht in der Biobildgebung und Laserkühlung.
- Festkörperlaser:
✓ Wird aktiv in Lasern mit einer Wellenlänge von ~2 µm (Tm:YAG, Tm:YLF) eingesetzt für:
- Medizinische Anwendungen (Lidar-gestützte Chirurgie, Nierensteinablation)
- Atmosphärische Sensorik (Wasserdampfdetektion mittels Differenzialabsorptions-Lidar)
2. Synthese fortgeschrittener Materialien
- Keramiktechnik:
✓ Dotierstoff für Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ) zur Verbesserung der Bruchzähigkeit in Wärmedämmschichten (Strahltriebwerke, Gasturbinen).
✓ Stabilisator in High-k-Dielektrikumkeramiken für Mehrschichtkondensatoren und MEMS-Bauelemente.
- Spezialbrillen:
✓ Modifiziert den Brechungsindex in Chalkogenidgläsern für die Optik im mittleren Infrarotbereich (3–5 µm).
✓ Erhöht die Strahlungsbeständigkeit von Szintillatorgläsern für Teilchenphysikdetektoren.
3. Nukleartechnologie
- Neutronenabsorption:
✓ Der hohe Einfangquerschnitt für thermische Neutronen (σ = 10⁵ Barn) ermöglicht den Einsatz in:
- Steuerstäbe für Druckwasserreaktoren (PWRs)
- Strahlenschutz-Verbundwerkstoffe (Tm₂O₃-B₄C-Epoxid-Hybride)
- Radioisotopenproduktion:
✓ Vorstufe für neutronenaktiviertes ¹⁷⁰Tm (t₁/₂ = 128,6 Tage), verwendet in:
- Kompakte Röntgenquellen für die mobile medizinische/industrielle Radiographie
- Kalibrierstandards für die Gammaspektroskopie
4. Biomedizinische Technologien
- Nanostrukturierte Biosensoren:
✓ Tm₂O₃@SiO₂ Kern-Schale-Nanopartikel für:
- pH-sensitive Kartierung der Tumormikroumgebung
- Zeitaufgelöste Lumineszenzdetektion von Biomarkern (Reduzierung der Autofluoreszenz)
- Verbesserung der Strahlentherapie:
✓ Röntgenstrahlenangeregte Nanoszintillatoren für die photodynamische Therapie (PDT) tiefer Gewebeschichten mit subzellulärer Präzision.
5. Quanten- und Elektronikanwendungen
- Quantenspeicher:
✓ Tm³⁺-dotierte Kristalle (z. B. Tm:YGG) für die optische Quantenspeicherung mittels atomarer Frequenzkammprotokolle.
- Katalyse:
✓ Fördert die partielle Oxidation von Methan in Chemical Looping Combustion (CLC)-Systemen.
✓ Erhöhte Aktivität bei der CO₂-Hydrierung zu Methanol durch Tm₂O₃/CeO₂-Nanokomposite.
6. Neue Horizonte
- Datenspeicherung mit extrem hoher Dichte:
✓ Photochrome Tm₂O₃-Dünnschichten für die 5D-optische Datenkodierung (Polarisations-/Wellenlängenmultiplexing).
- Weltraumtechnologie:
✓ Strahlungsbeständige Beschichtungen für Satellitenelektronik (Tm₂O₃-Al₂O₃-Nanolaminate).
Schlüsseleigenschaften als Treiber der Innovation:
- Außergewöhnliche 4f-4f-Elektronenübergänge (Emission im Bereich von 450–800 nm)
- Thermische Stabilität bis 2300°C (in inerter Atmosphäre)
- Paramagnetisches Verhalten, das in Spintronik-Bauelementen ausgenutzt werden kann
Sicherheitshinweis: Für die Handhabung von Nanopulvern ist ein Handschuhkasten erforderlich; natürlich vorkommendes Tm ist nicht radioaktiv, aber neutronenaktivierte Formen erfordern die Einhaltung der NRC-Vorschriften.
Dieses strategische Material schlägt eine Brücke zwischen klassischer Optik und Quantentechnologien und findet zunehmende Nachfrage in der Telekommunikation der nächsten Generation, in sauberen Energiesystemen und in der Präzisionsmedizin. Aktuelle Forschungsprojekte untersuchen seine Rolle in topologischen Isolatoren und der Festkörperkühlung.
