מגבר סיבים מסומם בארביום: שידור אות ללא הנחתה

ארביום, היסוד ה-68 בטבלה המחזורית.

הגילוי שלארביוםמלא פיתולים ותהפוכות. בשנת 1787, בעיירה הקטנה איטבי, 1.6 קילומטרים מסטוקהולם, שבדיה, התגלה אדמה נדירה חדשה באבן שחורה, שנקראה אדמה איטריום על פי מיקום הגילוי. לאחר המהפכה הצרפתית, הכימאי מוסאנדר השתמש בטכנולוגיה חדשה שפותחה כדי להפחית את היסודותאיטריוםמאדמת איטריום. בשלב זה, אנשים הבינו שאדמת איטריום אינה "מרכיב יחיד" ומצאו שתי תחמוצות נוספות: הוורודה נקראתתחמוצת ארביום, והסגול הבהיר נקרא תחמוצת טרביום. בשנת 1843, מוסאנדר גילה את ארביום וטרביום, אך הוא לא האמין ששני החומרים שנמצאו היו טהורים וייתכן שהיו מעורבבים עם חומרים אחרים. בעשורים שלאחר מכן, אנשים גילו בהדרגה שאכן היו מעורבים בו יסודות רבים, ובהדרגה מצאו יסודות מתכתיים אחרים של לנתניד מלבד ארביום וטרביום.

חקר הארביום לא היה חלק כמו גילויו. למרות שמוסנד גילה את תחמוצת הארביום הוורודה בשנת 1843, רק בשנת 1934 דגימות טהורות שלמתכת ארביוםחולצו עקב שיפור מתמיד בשיטות טיהור. על ידי חימום וטיהורארביום כלורידואשלגן, אנשים השיגו את הפחתת הארביום על ידי אשלגן מתכתי. למרות זאת, תכונותיו של ארביום דומות מדי ליסודות מתכת אחרים של לנתניד, מה שהוביל לקיפאון של כמעט 50 שנה במחקר קשור, כגון מגנטיות, אנרגיית חיכוך ויצירת ניצוצות. עד 1959, עם יישום המבנה האלקטרוני המיוחד של שכבת 4f של אטומי ארביום בתחומים אופטיים מתפתחים, ארביום זכה לתשומת לב ופותחו יישומים רבים של ארביום.

לארביום, לבן כסוף, יש מרקם רך והוא מפגין פרומגנטיות חזקה רק ליד האפס המוחלט. הוא מוליך-על ומתחמצן באיטיות על ידי אוויר ומים בטמפרטורת החדר.תחמוצת ארביוםהוא צבע אדום-ורדרד הנפוץ בתעשיית הפורצלן והוא זיגוג טוב. ארביום מרוכז בסלעים געשיים ויש לו מרבצי מינרלים בקנה מידה גדול בדרום סין.

לארביום תכונות אופטיות יוצאות דופן והוא יכול להמיר אינפרא אדום לאור נראה, מה שהופך אותו לחומר המושלם לייצור גלאי אינפרא אדום ומכשירי ראיית לילה. זהו גם כלי מיומן בגילוי פוטונים, המסוגל לספוג פוטונים ברציפות דרך רמות עירור יונים ספציפיות במוצק, ולאחר מכן לזהות ולספור את הפוטונים הללו כדי ליצור גלאי פוטונים. עם זאת, יעילות הבליעה הישירה של פוטונים על ידי יוני ארביום תלת-ערכיים לא הייתה גבוהה. רק בשנת 1966 פיתחו מדענים לייזרי ארביום על ידי לכידה עקיפה של אותות אופטיים דרך יונים עזר ולאחר מכן העברת אנרגיה לארביום.

עקרון הפעולה של לייזר ארביום דומה לזה של לייזר הולמיום, אך האנרגיה שלו נמוכה בהרבה מזו של לייזר הולמיום. לייזר ארביום באורך גל של 2940 ננומטר יכול לשמש לחיתוך רקמות רכות. למרות שללייזר מסוג זה יש יכולת חדירה נמוכה באזור האינפרא אדום האמצעי, הוא יכול להיספג במהירות על ידי לחות ברקמות אנושיות, ולהשיג תוצאות טובות עם פחות אנרגיה. הוא יכול לחתוך דק, לטחון ולהסיר רקמות רכות, ולהשיג ריפוי מהיר של פצעים. הוא נמצא בשימוש נרחב בניתוחי לייזר כגון חלל הפה, קטרקט לבן, יופי, הסרת צלקות והסרת קמטים.

בשנת 1985, אוניברסיטת סאות'המפטון בבריטניה ואוניברסיטת נורת'איסטרן ביפן פיתחו בהצלחה מגבר סיבים מסומם בארביום. כיום, עמק האופטיקה של ווהאן בווהאן, מחוז הוביי, סין, מסוגל לייצר באופן עצמאי את מגבר הסיבים המסומם בארביום ולייצא אותו לצפון אמריקה, אירופה ומקומות אחרים. יישום זה הוא אחת ההמצאות הגדולות ביותר בתקשורת סיבים אופטיים, כל עוד חלק מסוים של ארביום מסומם, הוא יכול לפצות על אובדן אותות אופטיים במערכות תקשורת. מגבר זה הוא כיום המכשיר הנפוץ ביותר בתקשורת סיבים אופטיים, המסוגל להעביר אותות אופטיים מבלי להיחלש.