Τέρβιο: και τζάμι το μεγάφωνο

Χάρη σε αυτό τα τζάμια μετατρέπονται σε ηχεία, όμως η πιο διαδεδομένη χρήση του είναι στις φθορίζουσες οθόνες, στους λαμπτήρες και στα λέιζερ

Αρκετά καταστήματα χρησιμοποιούν τις «βιτρίνες που ψιθυρίζουν» και, μέσω του SounbBug, μεταδίδουν μουσική και μηνύματα στους περαστικούς

 

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο τέρβιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ταξιδεύει και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Βίος και πολιτεία

Πριν από δέκα χρόνια περίπου κάτι που ονομαζόταν Soundbug έκανε αρκετά μεγάλη εντύπωση στο καταναλωτικό κοινό. Ηταν ένα μεγάφωνο που το κολλούσες σε οποιαδήποτε λεία επιφάνεια, αρκεί αυτή να μπορούσε να πάλλεται, και χωρίς άλλη επεξεργασία μετατρεπόταν σε ηχείο. Μπορούσε, δηλαδή, να είναι ένα ξύλινο τραπέζι ή και μια ολόκληρη βιτρίνα που «δάνειζε» την ικανότητά της να πάλλεται οδηγημένη σε αυτό από τους παλμούς μιας ηλεκτρομαγνητικής συσκευής, αναπαράγοντας τελικά τον ήχο έτσι ώστε να ακούγεται για παράδειγμα μουσική και ένα διαφημιστικό μήνυμα από τον περαστικό που θα στεκόταν μπροστά στη βιτρίνα κάποιου καταστήματος. Το αστείο ήταν ότι δεν φαινόταν κανένα ηχείο ή ραδιόφωνο και όλοι απορημένοι έψαχναν να βρουν από πού ερχόταν ο ήχος. Υπάρχουν ακόμη στο YouTube επιδείξεις αυτών των συσκευών, που όμως τα τελευταία δύο χρόνια δεν φαίνεται να συγκινούν και πολύ τους αγοραστές, αφού εύκολα διαπιστώνει ο ενδιαφερόμενος ότι μεγάλες εταιρείες πωλήσεων όπως το Amazon δηλώνουν πως αυτή τη στιγμή δεν διαθέτουν το προϊόν, ενώ τα σχόλια όσων το είχαν αγοράσει παλαιότερα είναι συγκρατημένα, με έναν μέσο όρο τελικά γύρω στους τρεις αστερίσκους με άριστα τους πέντε.

Πώς όμως επιτυγχανόταν αυτό το περίεργο και κάπως... μαγικό σε πρώτη προσέγγιση φαινόμενο; Χάρη σε ένα κράμα που ονομάζεται Terfenol-D. Και εδώ το όνομα αξίζει τον κόπο να αποκρυπτογραφηθεί. Ter για το στοιχείο που μας ενδιαφέρει, το τέρβιο, Fe για το στοιχείο σίδηρος, NOL (Naval Ordnance Laboratory) τα αρχικά ενός γνωστού εργαστηρίου ερευνών για στρατιωτικούς σκοπούς που υπάγεται στο Αμερικανικό Ναυτικό και D για το στοιχείο δυσπρόσιο. Δηλαδή, αυτό ήταν στην αρχή ένα κράμα που ενδιέφερε τους στρατιωτικούς στην έρευνα για τα υδρόφωνα και τον εντοπισμό των υποβρυχίων. Το χαρακτηριστικό ενός τέτοιου κράματος είναι ότι, όταν διαμορφωθεί σε μια μακρόστενη ράβδο και αυτή βρεθεί μέσα σε ένα σπείρωμα που δημιουργεί μαγνητικό πεδίο, οι εναλλαγές του μαγνητικού πεδίου επιδρούν άμεσα στο μήκος της ράβδου. Δηλαδή, ένας ήχος μετατρέπεται κατά τα γνωστά σε ηλεκτρικό ρεύμα αυξομειούμενης έντασης, διαρρέει το σπείρωμα δημιουργώντας μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο και αυτό με τη σειρά του κάνει τη ράβδο από τερφενόλ να μεταβάλλει το μήκος της ανάλογα. Αν, λοιπόν, με κάποιον τρόπο υπάρχει σύνδεση με μια επιφάνεια που μπορεί να πάλλεται, έχεις ηχητικό αποτέλεσμα από την επιφάνεια αυτήν.

Γιατί το είπαν έτσι

Για τους τακτικούς αναγνώστες αυτό είναι πια ένα «ευκολάκι», άμα ξέρεις για εκείνη τη σουηδική τοποθεσία, το «εξώτατο χωριό», το Ytterby, λίγο έξω και βόρεια της Στοκχόλμης. Ανάμεσα στα άλλα στοιχεία που έδωσε ένα ορυχείο της περιοχής ήταν και το τέρβιο. Ο Καρλ Γκούσταφ Μοσάντερ (1797-1858) έφθασε το 1843 από εξορυγμένα δείγματα οξειδίου του υττρίου και στο οξείδιο του τερβίου. Το ίδιο το στοιχείο τέρβιο απομονώθηκε το 1904 από τον γάλλο χημικό Ζορζ Υρμπέν. Αυτό το τελευταίο που εκφράζεται μέσα σε μια μικρή πρόταση χρονικά εκτείνεται σε ένα αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα διότι ο Υρμπέν χρειάστηκε να πραγματοποιήσει χιλιάδες χρονοβόρες κρυσταλλώσεις για να καταφέρει να ξεχωρίσει τα διάφορα στοιχεία που ανήκαν στην αρκετά σφιχτά συσπειρωμένη οικογένεια των σπάνιων γαιών ή λανθανιδών.

Αριθμοί κυκλοφορίας

Ατομικός αριθμός:      65

Ατομικό βάρος:       158.925

Σημείο τήξεως:       1.356^οC

Σημείο ζέσεως:       3.120^οC

Πυκνότητα:       8,23 gr/cm³

Αριθμός ισοτόπων:       36

Τι θέλει από τη ζωή μας

Δεν φαίνεται να παίζει ρόλο στις εσωτερικές διεργασίες του ανθρώπινου σώματος, αλλά η επαφή με ενώσεις του τερβίου προκαλεί εξωτερικούς ερεθισμούς.

Το τέρβιο χρησιμοποιείται μεταξύ άλλων και για το ότι, όταν τα ηλεκτρόνια των ατόμων του διεγείρονται με κατάλληλη ακτινοβολία, στην επιστροφή τους στην αρχική τους σταθερή τροχιά εκπέμπουν ένα έντονο κιτρινοπράσινο φως. Ετσι μπορούν να δημιουργούν μαζί με το δισθενές ευρώπιο, που δίνει αντίστοιχα μπλε φως, και το τρισθενές ευρώπιο για το κόκκινο φως ένα στοιχείο τριχρωμίας (phosphor) - που προσφέρει για την ίδια ηλεκτρική ενέργεια πολύ πιο έντονο φως από άλλους συνδυασμούς στοιχείων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται σε διαγνωστικά μηχανήματα ακτίνων-Χ διότι τότε με λιγότερο χρόνο έκθεσης του εξεταζομένου στις ακτίνες αυτές «γράφει» καλά στην οθόνη χάρη στο τέρβιο και μπορεί ο γιατρός να διακρίνει αυτά που χρειάζεται.

Πόλεμος και ειρήνη

Σε καθαρή μορφή το τέρβιο είναι ένα ασημόχρωμο μαλακό μέταλλο που κοστίζει αρκετά, περίπου τέσσερις φορές περισσότερο από τον λευκόχρυσο, διότι η περιεκτικότητά του στα πετρώματα είναι πολύ μικρή. Τα ορυκτά που περιέχουν τέρβιο είναι κυρίως ο μπαστνεσίτης και ο μοναζίτης, με περιεκτικότητα μεταξύ 0,002 και 0,005% αντίστοιχα. Η περιοχή από όπου γίνεται η εξόρυξη και όπου βρίσκεται η μεγαλύτερη ποσότητα από αυτά τα ορυκτά είναι η Κίνα. Παράγονται περίπου 450 τόνοι τον χρόνο, αλλά υπολογίζεται ότι στη Γη υπάρχουν περίπου 300.000 τόνοι.

Η κύρια χρήση του είναι στα φθορίζοντα τμήματα της οθόνης διαφόρων συσκευών και για ακτίνες λέιζερ, όπου σε συνδυασμό με βόριο και νάτριο προκύπτει μια πράσινη ακτίνα στην περιοχή των 546 νανομέτρων (δισεκατομμυριοστά του μέτρου).Η ιδιότητα του τερβίου, όταν βρίσκεται σε κατάλληλες συνθήκες, να απορροφά υπεριώδη ακτινοβολία και να την επανεκπέμπει με τη μορφή ορατής ακτινοβολίας αποδείχθηκε χρήσιμη στη διάγνωση ασθενειών σε σχέση με την ασπιρίνη. Διότι ήταν γνωστό ότι η ασπιρίνη περνώντας από τον οργανισμό έπειτα από διάφορες αντιδράσεις μεταβολισμού καταλήγει να δίνει στα ούρα μια ένωση με το ουρικό οξύ που χρησιμεύει για διάγνωση διαφόρων προβλημάτων όπως είναι η σκωληκοειδίτιδα, η αναιμία και ιστορίες με το συκώτι. Αυτή η ένωση, όταν βρεθεί μαζί με ένα σύμπλοκο του τερβίου, δημιουργεί ένα νέο πιο σύνθετο σύμπλοκο που όταν πέφτουν επάνω του υπεριώδεις ακτίνες δίνει ορατή ακτινοβολία, με αποτέλεσμα πολύ πιο άμεσα και πιο εύκολα από άλλες μεθόδους να υπολογίζεται το πώς πέρασε η ασπιρίνη μέσα από τον οργανισμό και τι συμπέρασμα βγαίνει από αυτό (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ic10030660).

Απορίες λογικές και μη

Γιατί αλλάζει στο μαγνητικό πεδίο το μήκος της ράβδου από αυτό το παράξενο υλικό, το Terfenol-D;

Η αλήθεια είναι ότι το φαινόμενο για να εξηγηθεί χρειάζονται κβαντομηχανικοί υπολογισμοί, αλλά κάπως πιο γενικά μπορούμε να θεωρήσουμε ότι οφείλεται στην κλασική ιδιότητα των σιδηρομαγνητικών υλικών. Στο εσωτερικό τους υπάρχουν περιοχές μαγνήτισης όπου όλα τα άτομα είναι προσανατολισμένα μαγνητικά προς μια κατεύθυνση. Με την εφαρμογή μαγνητικού πεδίου τα όρια των περιοχών αυτών μετατοπίζονται και έχουμε μια περιστροφή των συγκεκριμένων περιοχών. Οι κινήσεις αυτές εκδηλώνονται μακροσκοπικά με αύξηση του όγκου ή έστω του μήκους της ράβδου από Terfenol-D.

Τελικά υπάρχουν αυτές οι περίεργες συσκευές που κάνουν το τζάμι ηχείο;

Επειτα από αρκετό ψάξιμο βρέθηκε τουλάχιστον μία εταιρεία που ισχυρίζεται ότι παραδίδει τέτοιες συσκευές που κάνουν έναν ολόκληρο υαλοπίνακα και μια ξύλινη επιφάνεια να πάλλονται στην περιοχή από 40 Hertz ως και 22 kHertz (www.feonic.com/technology).