自从1952年从第一枚氢弹的碎片中发现了99元素-in以来,科学家对其进行了很少的实验,因为它很难制造并且具有极强的放射性。一个化学小组克服了这些障碍,报告了表征其某些特性的第一项研究,从而为更好地了解the系元素系列的其余超铀元素打开了大门。
自从1952年在能源部的劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的第一枚氢弹碎片中发现了99号元素-in以来,科学家们对其进行的实验很少,因为伯克利实验室化学家团队克服了这些障碍,报告了表征其某些特性的第一项研究,从而为更好地了解understanding系元素系列的其余超铀元素打开了大门。
该研究发表在《自然》杂志上,由伯克利实验室科学家Rebecca Abergel和洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家Stosh Kozimor共同领导,研究了E络合物的结构和光谱表征。加州大学伯克利分校和乔治敦大学两个实验室,其中一些是研究生和博士后。研究小组使用不到250毫微克的元素,测量了有史以来第一个e键距离,这是元素与其他原子和分子相互作用的基本特性。
对e的了解不多,领导伯克利实验室重金属化学小组的阿伯格说,他是加州大学伯克利分校核工程系的助理教授。我们能够使用这种少量的材料并进行无机化学处理,这是一项了不起的成就。这一点很重要,因为我们对它的化学行为了解得越多,就越能将这种理解应用于新材料或新技术的开发,而不仅限于e,而且也适用于其余的act系元素。而且我们可以在元素周期表中建立趋势。"
Abergel和她的团队使用了几十年前首次发现e时还没有的实验设备-DOE科学办公室用户设施SLAC国家加速器实验室的分子铸造实验室和斯坦福同步辐射光源(SSRL)来进行发光光谱和X射线吸收光谱实验。
但是首先,以可用的形式获取样本几乎是成功的一半。 "整篇论文都是一系列不幸的事件,"她苦苦地说。
该材料是在橡树岭国家实验室的高通量同位素反应堆中制造的,该反应堆是世界上少数能够制造e的地方之一,其中涉及用中子轰击cur靶以触发长链核反应。他们遇到的第一个问题是样品被大量的ta污染,因为要制造出可用数量的纯is具有极大的挑战性。
因此,他们不得不放弃使用X射线晶体学的原始计划-X射线晶体学被认为是获得高放射性分子结构信息的金标准,但需要纯金属样品-而是想出了一种新的方法来制备样品并利用特定元素的研究技术。洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)的研究人员在这一步骤中提供了关键的帮助,方法是设计一个独特的样品架,以应对to固有的挑战。
然后,应对放射性衰变是另一个挑战。伯克利实验室小组使用元素254的稳定同位素is 254进行了实验。它的半衰期为276天,这是一半材料腐烂的时间。尽管该团队能够在冠状病毒大流行之前进行许多实验,但他们仍计划进行后续实验,但由于大流行相关的停工,该计划被中断了。到去年夏天他们能够重返实验室时,大部分样本都消失了。
尽管如此,研究人员仍能够测量与with的键距,并且发现了一些化学化学行为,该化学行为与behavior系元素系列的预期元素不同,后者是元素周期表底部的元素。
确定键的距离听起来并不有趣,但这是您首先想知道金属如何与其他分子结合的第一件事。这种元素与其他原子和分子会发生什么样的化学相互作用?阿伯格说。
一旦科学家掌握了掺入molecule的分子的原子排列图,他们便可以尝试寻找有趣的化学性质并增进对周期性趋势的理解。 "通过获取此数据,我们对整个act系元素的行为方式有了更好,更广泛的了解。在该系列中,我们有对核能生产或放射性药物有用的元素或同位素,"她说。
令人着迷的是,这项研究还提供了探索元素周期表边缘之外的元素的可能性,并可能发现新的元素。我们真的开始更好地了解到周期表末尾会发生什么,接下来的事情是,您还可以设想一个用于寻找新元素的e目标,"阿伯格说。 "与过去10年发现的最新元素类似,例如使用铍靶标的Tennessine,如果要能够分离出足够的纯e作为靶标,则可以开始寻找其他元素并靠近稳定的(理论上的)孤岛,"核物理学家曾预测同位素可能具有数分钟甚至数天的半衰期,而不是超重元素中常见的微秒或更短的半衰期。
研究的共同作者是Korey Carter,Katherine Shield,Kurt Smith,Leticia Arnedo-Sanchez,Tracy Mattox,Liane Moreau和Berkeley Lab的Corwin Booth。洛斯阿拉莫斯国家实验室的Zachary Jones和Stosh Kozimor;乔治敦大学的珍妮弗·瓦克和卡拉·诺普。这项研究得到了美国能源部科学办公室的支持。
劳伦斯伯克利国家实验室提供的材料。 注意:可以编辑内容的样式和长度。 Korey P. Carter,Katherine M.Shield,Kurt F.Smith,Zachary R.Jones,Jennifer N.Wacker,Leticia Arnedo-Sanchez,Tracy M.Matox,Liane M.Moreau,Karah E.Knope,Stosh A.Kozimor, 考文·H·布斯(Corwin H.Booth),丽贝卡·J·阿伯格(Rebecca J. in配合物的结构和光谱表征。 自然,2021年; 590(7844):85 DOI:10.1038 / s41586-020-03179-3 ScienceDaily与TrendMD网络中的站点共享链接,并从第三方广告商处获得收入(如指示)。