龙潜伏在已知元素地图的边缘——原子巨物如此脆弱、如此稀有,难以轻易研究。
一个这样的庞然大物终于放弃了至少一些秘密,化学家设法收集了足够的秘密锿充实有关神秘元素的化学性质和形成化学键的能力的重要细节。
70 年来的大部分时间里,锿同位素的研究都被证明极其困难。 要么它们太难制造,要么它们的半衰期不到一年,所创造的宝贵的少量东西开始像涨潮时的沙堡一样分崩离析。
该元素的行为被假定遵循其在锕系元素。 这已经很清楚了。 但由于其庞大的体积,奇怪的相对论效应使得预测它在某些化学过程中将如何反应变得更加困难。
通常,只需进行一系列实验就可以轻松消除这种混乱。
美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室终于收集到了足够的材料来实现这一目标。
更非正式地称为伯克利实验室,这个著名的研究所已经负责发现元素周期表上限的很大一部分。
其中有十几个是核物理学家的作品阿尔伯特·吉奥索是伯克利大学的终身研究员,他的早期职业生涯见证了他作为曼哈顿计划的一部分开发辐射探测器。
20 世纪 50 年代初,吉奥索在飞过地震后的飞机收集的空气尘埃中发现了两种尚未识别的放射性元素的微弱痕迹。首次全面测试热核装置的。
其中一个元素后来被称为锿,以这位著名的德国出生的理论家本人的名字命名。
它的原子质量为 252,含有多达 99 个质子,重量并不轻。 与所有超铀元素(比铀重的元素)一样,锿需要一些严格的物理学才能生产。
没有方便的来源或库存可供利用。 烹饪一批需要在核反应堆中用一堆中子射击较小的亲戚,例如锔,然后要有很大的耐心。
早期的努力20世纪60年代产生的重量仅足以用肉眼看到,重量仅为 10 纳克。 后来的尝试效果稍好一些,但大多导致批次不纯。
这次,研究人员提出了大约 200 纳克的锿同位素 E-254,它是与碳基分子复合物的一部分,该复合物被称为羟基吡啶酮。
走到这一步并不容易,因为较小元素的污染以及中间元素不可避免的影响关闭——正是威胁依赖快速腐烂材料的实验的事情。
“我们能够使用如此少量的材料并进行无机化学研究,这是一项了不起的成就,”说研究员丽贝卡·阿伯格尔。
“这很重要,因为我们对其化学行为了解得越多,我们就越能将这种理解应用于新材料或新技术的开发,不仅限于锿,还包括其他锕系元素。我们可以建立趋势在元素周期表中。”
对消失的螯合 E-254 原子堆进行 X 射线吸收测试和光物理测量,揭示了该元素键距的重要细节,同时还展示了其他锕系元素中未见的波长漂移发射行为。
锿正处于我们利用实验室化学所能实现的目标的边缘。 尽管存在更大的元素,它们不断增加的周长使它们无法以当前技术的能力来创造足够的分析量。
但我们对锿等重原子了解得越多,就越有可能找到建造真正位于地图之外的巨星的踏脚石。
“类似于过去十年中发现的最新元素,例如使用锫靶的田纳西星,如果你能够分离出足够的纯锿来制造靶,你就可以开始寻找其他元素并更接近到(理论上的)稳定岛,”说阿贝尔格尔。
这项研究发表于自然。