El tantalato de lutecio es un compuesto químico de lutecio , tantalio y oxígeno con la fórmula LuTaO 4 . Con una densidad de 9,81 g/cm 3 , [1] este compuesto de óxido mixto es el material blanco estable más denso conocido. (Aunque el dióxido de torio ThO 2 también es blanco y tiene una densidad mayor de 10 g/cm 3 , es radiactivamente inestable ; aunque no es lo suficientemente radiactivo como para hacerlo inestable como material, incluso su baja tasa de desintegración sigue siendo demasiado para ciertos usos como fósforos para detectar radiación ionizante). El color blanco y la alta densidad del LuTaO 4 lo hacen ideal para aplicaciones de fósforo , aunque el alto costo del lutecio es un obstáculo. [2] [3]
En condiciones estándar , LuTaO 4 tiene una estructura cristalina monoclínica (etiquetada como M'; símbolo de Pearson mP12, grupo espacial = P2/a, No 13) de tipo fergusonita . Esto se puede cambiar a una estructura I2/a (M) mediante recocido a 1.600 °C. Ambas estructuras son estables en condiciones estándar. [4] En la estructura M', el átomo de lutecio está ocho veces coordinado con el oxígeno y forma un antiprisma distorsionado con una simetría de sitio C 2 . La estructura del tantalato de lutecio es idéntica a la del tantalato de itrio (YTaO 4 ) y al tantalato de gadolinio (GdTaO 4 ). [5]
El tantalato de lutecio en sí es débilmente fluorescente . La emisión brillante se logra incorporando pequeñas cantidades (alrededor del 1%) de diversos dopantes de tierras raras durante el proceso de crecimiento de los cristales, por ejemplo, con europio (línea roja nítida a 610 nm), samario (rojo: 610 nm), terbio (verde -amarillo: líneas de 495 y 545 nm), praseodimio (rojo: 615 nm), tulio (azul: 455 nm), disprosio (naranja: 580 nm) o niobio (azul: 400 nm, pico ancho). La emisión se excita mejor con electrones , rayos X o luz ultravioleta a 220 nm. La alta densidad de LuTaO 4 favorece la excitación de rayos X, que tiene una absorción relativamente más fuerte y eficiente en LuTaO 4 , en comparación con otros materiales. LuTaO 4 también presenta termoluminiscencia : brilla en la oscuridad cuando se calienta después de la iluminación. [1]
Para preparar una muestra de tantalato de lutecio, se mezclan polvos de lutecio y óxidos de tantalio (Lu 2 O 3 y Ta 2 O 5 ) y se recuecen a una temperatura superior a 1.200 °C durante varias horas. Para preparar un fósforo, se añade a la mezcla una pequeña fracción de un material apropiado, como un óxido de otro metal de tierras raras, antes del recocido. Después de enfriar, el producto se lixivia con agua, se lava, se filtra y se seca, dando como resultado un polvo blanco que consiste en partículas de LuTaO 4 de tamaño micrométrico . [1]