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元素周期表中的锿。圖片來源：Intothelight Photo
本報訊?1952年，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室在第一顆氫彈的碎片中發(fā)現(xiàn)了元素周期表上的第99號元素——锿。自此之后，科學(xué)家卻很少用這一錒系元素進行實驗，因為它很難制造，且具有極強的放射性。
近日，勞倫斯伯克利實驗室的化學(xué)家克服了這些障礙，報告了第一個表征錒系元素某些特性的研究，為更好地了解錒系其他超鈾元素打開了大門。
這項日前發(fā)表于《自然》的研究由勞倫斯伯克利國家實驗室Rebecca Abergel團隊和洛斯阿拉莫斯國家實驗室Stosh Kozimor團隊領(lǐng)銜。該團隊用不到250納克的锿元素，測量了锿的化學(xué)鍵長度，這是元素與其他原子和分子相互作用的基本屬性。
“我們對锿元素知之甚少?！盇bergel說，“利用這么少的材料進行無機化學(xué)研究，是一個了不起的成就，意義重大。我們對它的化學(xué)行為了解越多，就越能將其應(yīng)用到新材料或新技術(shù)開發(fā)中，不限于锿元素，也包括其他錒系元素。我們可以推動周期表的進一步發(fā)展?！?/p>
Abergel團隊使用幾十年前锿元素發(fā)現(xiàn)時尚未建立的實驗設(shè)施——勞倫斯伯克利實驗室的分子工廠和斯坦福大學(xué)SLAC國家加速器實驗室的斯坦福同步輻射光源，進行了發(fā)光光譜和X射線吸收光譜學(xué)實驗。實驗材料在橡樹嶺國家實驗室的高通量同位素反應(yīng)堆中制造，這是世界上僅有的幾個能制造锿元素的地方之一，涉及用中子轟擊銫靶，以引發(fā)一系列的核反應(yīng)。
研究人員遇到的第一個問題是樣品被大量的锎污染了，制造出足夠數(shù)量的純锿極具挑戰(zhàn)性。因此，他們不得不取消使用X射線晶體的計劃。后來，研究人員提出一種制作樣品的新方法，并利用了元素特定的研究技術(shù)。洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究人員在這一步提供了關(guān)鍵性幫助。
與放射性衰變“作斗爭”是另一個挑戰(zhàn)。勞倫斯伯克利實驗室團隊用锿—254進行實驗，這是該元素比較穩(wěn)定的同位素之一，有276天的半衰期。然而，該團隊的一部分后續(xù)實驗因為新冠肺炎疫情中斷。去年夏天，當(dāng)他們被允許重返實驗室時，大部分樣本消失了。盡管如此，研究人員還是測量出了锿的化學(xué)鍵長度，并發(fā)現(xiàn)了一些與其他錒系元素不同的物理化學(xué)行為。
有了這張包含锿元素的原子排列圖，科學(xué)家就可以嘗試尋找它有趣的化學(xué)性質(zhì)，提高對周期趨勢的理解?！巴ㄟ^獲取這些數(shù)據(jù)，我們對整個錒系元素的化學(xué)行為有了更好、更廣泛的了解。這個系列中，含有對核能生產(chǎn)或放射性藥物有用的元素或同位素?！盇bergel說。（文樂樂）
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-03179-3
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