گادولینیوم تری اکسید و کاربرد آن

اکسید گادولینیوم تری اکسید یک ترکیب غیر آلی و یکی از رایج ترین اشکال عنصر کمیاب زمین یعنی گادولینیوم است که مشتقات آن عوامل کنتراست بالقوه ای برای تصویربرداری تشدید مغناطیسی هستند. اکسید گادولینیوم از نظر حرارتی بسیار نامحلول است که برای کاربردهای شیشه، نوری و سرامیک مناسب است.

گادولینیم تری اکسید با تجزیه حرارتی هیدروکسید، نیترات، کربنات یا اگزالات بر روی سطح فلز گادولینیوم تشکیل می شود.اکسید گادولینیم به طور کلی در اکثر حجم ها در دسترس است. امروزه تولید پودرهای این ماده در مقیاس نانو، به عنوان فرم های جایگزین سطح بالا می توانند در نظر گرفته شوند.اکسید گادولینیم در هر دو ساختار کریستالی مکعبی و پلی مورف دوم مونوکلینیک تشکیل می شود.

ساختار مکعبی دارای دو نوع سایت گادولینیوم است که هر کدام دارای تعداد هماهنگ اما هندسه های متفاوت هستند.در دمای اتاق، ساختار مکعبی پایدارتر است. تغییر فاز به ساختار مونوکلینیک در دمای 1200 درجه سانتیگراد صورت می گیرد. بالاتر از 2100 درجه سانتیگراد تا نقطه ذوب در 2420 درجه سانتیگراد، یک مرحله شش ضلعی غالب است.

گادولینیوم تری اکسید به راحتی در اسیدهای معدنی رایج حل می شود و به همین دلیل است که استفاده از موادی همچون اگزالات، فلوراید، سولفات و فسفات که خود در آب بسیار نامحلول هستند، می توانند دانه های اکسید گادولینیوم را بپوشانند، بنابراین از انحلال کامل این ترکیب جلوگیری می شود.

روش های مختلفی برای سنتز نانوذرات اکسید گادولینیوم شناخته شده است، که عمدتا بر اساس رسوب هیدروکسید توسط واکنش یون های گادولینیم با هیدروکسید و به دنبال آن تجزیه حرارتی به اکسید است.نانوذرات همیشه با یک ماده محافظ پوشانده می شوند تا از تشکیل دانه های بزرگ تر بلور جلوگیری شود. آماده سازی پوشش داده شده دکستران، از ذرات اکسید گادولینیوم به اندازه 20-40 نانومتر می باشد، و سایزهای دانه ای بین 2 تا 7 نانومتر، به عنوان یک عامل MRI مورد آزمایش قرار گرفته اند.

بر اساس مقاله ای که در سال 2019 میلادی توسط محقققان ایرانی منتشر شده است، نانوذرات گادولینیم تری اکسید با پوشش پلی (β-سیکلودکسترین-کو- پنتتیک اسید) عاملدار اسید فولیک، به عنوان یک ماده نانو کنتراست هدفمند زیست سازگار برای تشخیص سرطان مورد مطالعه قرار گرفته است.