Lutetiumoxid
Eigenschaften
Chemische Formel: Lu₂O₃
Bezeichnung: Lutetium(III)-oxid / Lutetiumoxid
CAS-Nr.: 12032-20-1
Molare Masse: 397,94 g/mol
Dichte: 9,42 g/cm³
Schmelzpunkt: ca. 2.427 °C
Farbe: weiß
Form: feines Pulver
Löslichkeit: unlöslich in Wasser, langsam löslich in starken Mineralsäuren
Lutetiumoxid (Lu₂O₃), auch als Lutetium(III)-oxid bezeichnet, ist eine anorganische Verbindung aus der Gruppe der Seltenerdoxide. Die Substanz liegt als feines, geruchloses, weißes Pulver vor und zeichnet sich durch eine sehr hohe Dichte und außergewöhnliche thermische Stabilität aus.
Lutetiumoxid ist in Wasser unlöslich, löst sich jedoch langsam in starken Mineralsäuren unter Bildung entsprechender Lutetium(III)-Salze. Mit einem Schmelzpunkt von etwa 2.427 °C eignet sich Lu₂O₃ für anspruchsvolle Hochtemperatur-, Optik- und Funktionswerkstoffe.
Das Lu³⁺-Ion besitzt eine vollständig gefüllte 4f-Schale. Dadurch ist Lutetiumoxid diamagnetisch und weist keine ausgeprägte Eigenabsorption im sichtbaren Spektralbereich auf. Diese Eigenschaft macht das Material zu einer geeigneten transparenten Wirtsmatrix für hochdichte Szintillatoren und Leuchtstoffe. Zusätzlich besitzt Lu₂O₃ einen hohen Brechungsindex und eine breite Bandlücke von etwa 5,8 eV.
Die Herstellung von Lutetiumoxid erfolgt großtechnisch unter anderem durch thermische Kalzinierung von Lutetiumoxalat oder Lutetiumhydroxid bei Temperaturen oberhalb von 1.000 °C. Die Kombination aus hoher Dichte, optischen Eigenschaften und Thermostabilität macht das Material besonders interessant für Szintillationstechnik, Laseranwendungen, Mikroelektronik und Spezialkeramiken.
Lutetium wird sowohl als Metall als auch in Form verschiedener technischer Verbindungen eingesetzt. Lutetiumoxid spielt insbesondere in der Optik, Lasertechnik, Strahlungsdetektion, Mikroelektronik, Katalyse und Hochleistungskeramik eine wichtige Rolle.
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Vorteile
• Sehr hohe Materialdichte
• Effektive Absorption von Gamma- und Röntgenstrahlung in geeigneten Detektormaterialien
• Transparente Wirtsmatrix für optische und szintillierende Systeme
• Keine ausgeprägte Eigenabsorption im sichtbaren Spektralbereich
• Extrem hohe Thermostabilität
• Physikalische Stabilität bei Temperaturen über 2.400 °C
• Hoher Brechungsindex
• Breite Bandlücke
• Geeignet für Hochleistungskeramik und funktionelle Werkstoffe
Anwendungsbereiche
• Szintillationsdetektoren
• LuAG- und LSO-Einkristalle
• Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
• Hochenergiephysik
• Laser- und Optiktechnologie
• Wirtsmaterial für Yb- und Er-dotierte Laser
• Infrarottransparente optische Materialien
• Halbleitertechnik und Mikroelektronik
• High-k-Dielektrika
• Katalyse
• Spezial- und Hochleistungskeramik
• Materialforschung und Entwicklung
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