Ossido di erbio
L'ossido di erbio è un composto dell'erbio con l'ossigeno di formula Er2O3. Si presenta come un solido dal colore rosa; la sua struttura cristallina è cubica a corpo centrato. Viene comunemente utilizzato come colorante nelle lenti degli occhiali da sole, e come drogante all'interno delle fibre ottiche per realizzare degli amplificatori ottici. Venne parzialmente isolato per la prima volta da Carl Gustav Mosander nel 1843, e venne sintetizzato per la prima volta nel 1905 da Georges Urbain e Charles James.[1]
Ha un colore rosa e una struttura cristallina cubica. In determinate condizioni può anche avere una forma esagonale.[2] È tossico se inalato, assunto per via orale o iniettato nel flusso sanguigno in grandi quantità. Non è stato determinato l'effetto degli ossidi di erbio a basse concentrazioni sull'uomo per lunghi periodi di tempo.[3]
Reazioni
L'erbio metallico si appanna lentamente nell'aria. L'erbio brucia rapidamente per formare ossido di erbio(III):[4]
L'ossido di erbio è insolubile in acqua e solubile in acidi minerali. Er2O3 assorbe rapidamente umidità e anidride carbonica dall'atmosfera. Può reagire con acidi per formare i corrispondenti sali di erbio(III).[2] Ad esempio, con acido cloridrico, l'ossido segue la reazione:
per formare cloruro di erbio.
Proprietà
Una proprietà interessante degli ossidi di erbio è la loro capacità di convertire i fotoni. L'upconversione del fotone ha luogo quando la radiazione infrarossa o visibile (ovvero a bassa energia) viene convertita in radiazione ultravioletta o violetta a luce di energia superiore tramite trasferimento multiplo o assorbimento di energia.[5] Le nanoparticelle di ossido di erbio possiedono anche fotoluminescenza. Le nanoparticelle di ossido di erbio possono essere formate applicando ultrasuoni (20 kHz, 29 W·cm−2) in presenza di nanotubi di carbonio a parete multipla. Le nanoparticelle di ossido di erbio che sono state prodotte con successo impiegando ultrasuoni sono carbossossido di erbio e ossido di erbio con geometria esagonale e sferica. Ogni ossido di erbio formato ad ultrasuoni ha fotoluminescenza nella regione visibile dello spettro elettromagnetico sotto eccitazione di 379 nm in acqua. La fotoluminescenza di ossido di erbio esagonale è di lunga durata e consente transizioni di energia più elevate (4S3/2 - 4I15/2). L'ossido sferico di erbio non subisce transizioni energetiche 4S3/2 - 4I15/2.[6]
Usi
Le applicazioni di Er2O3 sono molteplici a causa delle loro proprietà elettriche, ottiche e di fotoluminescenza. I materiali in nanoscala drogati con Er3+ sono di grande interesse perché hanno proprietà ottiche ed elettriche dipendenti dalla dimensione delle particelle.[7] I materiali di nanoparticelle drogati con ossido di erbio possono essere dispersi in vetro o plastica per dispositivi visivi, come monitor. La spettroscopia delle transizioni elettroniche Er3+ nei reticoli dei cristalli ospiti di nanoparticelle combinata con geometrie a ultrasuoni in soluzione acquosa di nanotubi di carbonio è di grande interesse per la sintesi di nanoparticelle di fotoluminescenza in chimica "verde". L'ossido di erbio è tra i più importanti metalli delle terre rare utilizzati nella biomedicina. La proprietà fotoluminescente delle nanoparticelle di ossido di erbio sui nanotubi di carbonio le rende utili in applicazioni biomediche..[8] Ad esempio, le nanoparticelle di ossido di erbio possono essere modificate in superficie per la distribuzione in mezzi acquosi e non acquosi per la bioimmagine.[7] Gli ossidi di erbio sono anche usati come dielettrici di frontiera nei dispositivi a semiconduttore poiché hanno un'alta costante dielettrica (10-14) e un ampio gap di banda. L'erbio è talvolta usato come colorante per gli occhiali[9] e l'ossido di erbio può anche essere usato come veleno neutronico infiammabile per il combustibile nucleare.