Cerrahi Lazerlerin Bileşeni Tulyum Nedir?

Tulyum, son yıllarda önemi artan medikal lazer uygulamalarının bir bileşenidir. Portatif röntgenlerde enerji kaynağı olarak kullanılabilir.

Tulyum, azrak yani nadir toprak elementlerinden biridir. Cerrahi lazerler başta olmak üzere sınırlı bazı uygulamalarda kullanılır. Özellikle cilt sorunlarının tedavisinde kullanılan tulyum lazer, yanık izleri ve leke giderici olarak ideal bir lazer çeşididir. En nadir bulunan lantanitler arasında ikinci sıradadır. Diğer nadir toprak elementlerine benzer özellikler sergiler; ancak manyetik özellikleri sebebiyle kullanıldığı alanlar farklılık gösterir. Diğer detaylar makalemizde…

Tarihçesi

Tulyum, 1879 yılında İsveçli kimyager Per Teodor Cleve tarafından keşfedilmiştir. Tulyumun keşfi, birçok nadir toprak elementini bünyesinde barındıran gadolinit mineralinin 1787 yılında İsveç’in Ytterby kasabasında bir taş ocağında bulunmasına kadar uzanan bir süreç içinde gerçekleşmiştir. Gadolinitin tam analizi 100 yıldan fazla sürmüştür ve tulyum da dahil olmak üzere 9 farklı elementin keşfinde rol oynamıştır.

İsveç Uppsala Üniversitesi bilim adamlarından Cleve, İsveçli kimyager Carl Gustaf Mosander’in lantan, erbiyum ve terbiyumu keşfetmek için kullandığı yöntemi kullanarak diğer nadir toprak elementlerinin oksitlerinde saf olmayan maddeleri aradı. Erbiyum oksit (erbia) üzerinde çalışırken yeşil ve kahverengi iki farklı unsuru ayrıştırdı. Bunlar tulyum ve holmiyumun oksitleriydi. “Thulia” adını verdiği yeşil maddenin tulyum oksit, “holmia” adını verdiği maddenin de holmiyum oksit olduğu ortaya çıktı.

Saf tulyum, ilk olarak 1911 yılında İngiliz asıllı Amerikalı kimyager Charles James, tarafından izole edilmiştir. James, tulyum bromatın fraksiyonel krisitalleşme yöntemi ile saf tulyumu izole etmiştir. James, materyalin homojen olduğunu belirlemek için “James Yöntemi” olarak bilinen ve 15 bin kez tekrarlanan saflaştırma uygulaması gerçekleştirmiştir. Yüksek saflıkta tulyum oksit, 1950’li yılların sonlarında iyon değiştirme yöntemi ile ticari olarak elde edilebilmiştir.

“Tulyum” kelimesi, İskandinavya’nın Antik Yunan’daki adı “Thule” sözcüğünden türetilmiştir. Bu isim, tulyumu keşfeden Cleve tarafından verilmiştir. Keşfedildiği yıllarda sembolü “Tu” olarak belirlenen tulyum için daha sonra “Tm” simgesi uygun görüldü. İngilizcesi “thulium”dur.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Tulyumun kimyasal sembolü “Tm”dir. Atom numarası 69, atom ağırlığı 168,9, yoğunluğu 9,3’tür. Erime noktası 1545 derece, kaynama noktası 1950 derecedir. Periyodik tablonun 3-B grubunda, lantanitler yani nadir toprak elementleri serisinde yer alır. Gümüş gri renginde, parlak, gümüşî bir metaldir. Saf tulyum, gümüş görünümündedir. Kristal yapısı hekzagonaldır. Sünektir, bıçak ile kesilebilecek kadar yumuşaktır. İşlenebilir, dövülebilir, ince tabakalara çekilebilir. Elektropozitifliği yüksektir.

Tulyum, bileşiklerinde +2 ve +3 değerliklidir. Kararlı +3 oksidasyon durumunda açık yeşil renginde birçok tuzu vardır. Oksijen ve halojenlerle yeşil bileşikler oluşturur. Baskın +3 durumuna oksitlenmeden önce anında mor-kırmızı bir renk verir. Nemli havadan etkilenir. Metal oksit oluşturmak için havada yavaşça kararır ve makul derecede kararlıdır. Havadaki oksijen ve diğer maddelerle kolayca reaksiyona girmez. Su ile reaksiyonunda hidroksit ve hidrojen gazı açığa çıkar. Hidroksit oluşturmak için soğuk su ile yavaş, sıcak su ile hızla reaksiyona girer. Asitlerle hızlı tepki verir. Saf metal tulyum, havaya oldukça dayanıklıdır. Üç değerlikli oksit oluşturmak için hava ile 150 derecede reaksiyona girer. Bütün halojenlerle oda sıcaklığında yavaş, 200 derecenin üzerine hızla reaksiyona girebilir. Tulyum, -217 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda güçlü bir paramanyetiktir. Yani, herhangi bir manyetik alan içinde manyetik alanı oluşturan kaynağın manyetik alan çizgileri ile aynı yönde mıknatıslanabilir ve kendisini mıknatıslaştıran cisim tarafından çekilir. -241 derecenin altında ferromanyetiktir. -241 ile -217 derece arasında ise antiferromanyetik özellik gösterir.

Tulyum, lantanitler arasında prometyumdan sonra en nadir ikinci elementtir. Doğada nadir olarak altın, cıva, gümüş ve kadmiyum kadar yaygındır. Saf olarak bulunmaz. Yerkabuğunda milyonda yaklaşık 0,2 ila 1 parça bulunduğu tahmin ediliyor. Genellikle nadir toprak elementleri minerallerinde bulunur. Başlıca mineralleri monazit, gadolinit, öksenit, ksenotim ve bastnasittir. Monazitteki içeriği yüzde 0,007 civarındadır. Bastnasit mineralinde ise yüzde 0,0008 oranında bulunur. Ticari olarak monazit mineralinden iyon değiştirme yöntemi ile elde edilir. Metal tulyum, tulyum oksidi metal lantanla veya susuz tulyum florürünün metalik kalsiyumla indirgenmesi sonucu elde edilir. Tulyum, nükleer fisyon ürünleri arasında da bulunur.

Tulyum, doğada 1 adet kararlı izotoptan oluşur. Bu izotop, Tm-169’dur. Tulyumun atom kütle numaraları 144 ila 179 arasında değişen 35 radyoaktif izotopu daha bulunur. Bu izotopların yarılanma ömürleri 300 nanosaniye (Tm-178) ile 1,92 yıl (Tm-171) arasında değişir. Tulyumun ayrıca 26 adet nükleer izomeri de karakterize edilmiştir. Bazı izotoplarının yarılanma ömürleri şöyledir; Tm-168 (93,1 gün), Tm-170 (128,6 gün), Tm-171 (1,92 yıl), Tm-172 (2,65 gün). Doğal Tm-169, nötronlarla bombardımana tutulması sonucu radyoaktif hale gelir; x ışınlarına benzer yumuşak gama ışınları yayar ve yarılanma ömrü 128,6 gün olan radyoaktif Tm-170 izotopu elde edilir. Tm-171 izotopu da gama ışını yayar. Doğal Tm-169 izotopundan önceki izotoplarının birincil bozunma modu elektron yakalama, ikincil bozunma modu ise beta emisyonudur. Tm-169’dan önceki izotoplarının bozunma ürünleri erbiyum izotopları, sonraki izotoplarının bozunma modu ise iterbiyum izotoplarıdır.

Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?

Tulyum, pahalı bir metaldir. Bu sebeple uygulama alanları da sınırlı kalmaktadır. Ticari açıdan önemli bir bileşiği bulunmuyor. Diğer nadir toprak elementleri ile alaşımlarda kullanılabilir. Mikrodalga cihazlardaki seramik manyetik madde olarak kullanılan ferritlerin yapımında doğal tulyumdan faydalanılır. Küçük makine parçalarının ve eski minyatür sanat eserlerinin üzerindeki işaret, yazı veya sembollerin incelenmesinde kullanılan küçük röntgen cihazlarında tulyum vardır. İtriyum ile birlikte yüksek sıcaklıkta bazı süper iletken oksitlerin bir bileşenidir. İtriyum takviyesi ile bazı alüminyum garnet ve lazer uygulamalarında kullanılabilir.

Doğal Tm-169, nükleer reaktörlerde nötronlarla bombardımana tutulduğunda portatif x ışını cihazlarında radyasyon kaynağı olarak kullanılır. Tm-170, röntgen görüntüleme uygulamalarında kullanılır ve taşınabilir bir röntgen kaynağıdır. Tm-171 izotopu, x ışını ve enerji kaynağı olarak kullanılabilecek potansiyele sahiptir.

Tulyum, alaşımları ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; süper iletkenler, dozimetreler, radyografi, askeri uygulamalar, meteoroloji cihazları…

(Tulyum lazer, akne ve sivilce lekeleri gibi bazı cilt sorunlarında kullanılır.)

Tulyum Lazer Nedir?

Tulyum, cerrahi lazerlerde kullanılabilen elementtir. Fiber lazerlerde bir doping ajanıdır. Tulyum (thulium) lazer, “lavieen leke lazeri” veya “medikal leke lazeri” olarak da biliniyor. Tulyum lazerleri yüksek sıcaklıklarda oldukça verimli işlevler görür ve daha az soğutmaya ihtiyaç duyar. Lazer cerrahisi için idealdir ve 2,000 nanometre dalga boyunda bir lazerin aktif ortamında kullanılır. Tulyum lazerler ayrıca uydularda ve uygu sistemlerinde de kullanılabiliyor.

Genellikle cilt lekeleri ve yanıkların giderilmesinde kullanılır. Hem medikal estetik hem de deri ve cilt hastalıklarında tedavi amacıyla uygulanabilir. Tek seansta bile olumlu sonuçlar alınabilir. Tulyum lazer, özellikle yün yumağı halinde büyüyen cilt lekelerine karşı etkili olabiliyor. Kozmetik yöntemlerden daha kalıcı ve etkili sonuçlar alınabiliyor. Cilde zarar vermeden cildin kendi yenileyici hücrelerini faaliyete geçirerek tedavi imkânı sağlıyor. Her türlü cilt yapısına uyum sağlayabilen tulyum lazer, çok açık veya çok koyu renkli ciltlerde de uygulanabiliyor.

Tulyum lazerin uygulandığı bazı rahatsızlıklar şunlar; güneş lekeleri (melazma), doğum lekeleri, sivilce, akne ve yanık izleri, kırışıklık, yaşlılık lekeleri (antiaging), cilt tonu dengelenmesi, çiller, yara izleri, cilt kızarıklıkları, çatlakların iyileştirilmesi, cilde parlaklık ve canlılık kazandırılması, cilt gözeneklerinin sıklaştırılması, cilt dokularının yenilenmesi, cilt sarkmaları, gerginleştirme…

Bunları Biliyor Musunuz?

• Tulyum, euro (avro) banknotlarında da kullanılır. Ultraviyole ışığı altında mavi flüoresan ışığı verir ve böylece sahteciliğin önüne geçilir.
  
• Tulyumun insanlar ve hayvanlar için bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. Metabolizmayı uyardığı belirtiliyor. Diğer nadir toprak elementleri gibi toksik özellikler gösterebilir. Çözünür tuzları hafif zehirlidir. Dikkatli kullanılmalıdır.
  
• Radyoaktif tulyum izotopları, radyasyon zehirlenmesine yol açabilir.
  
• Tulyum içeren minerallerin cevherleri başlıca Çin, ABD, Grönland, Tanzanya, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya’da bulunur.
  
• Dünyadaki toplam tulyum rezervinin 100 bin ton civarında olduğu tahmin edilmektedir.
  
• Tulyumun dünya genelinde yıllık üretimi 50 ton civarındadır.