科学家数十年来首次成功研究了e-元素周期表中最难以捉摸且最重的元素之一。这一成就使化学家们更加接近发现所谓的“稳定岛”,人们认为其中最重,寿命最短的元素就存在于此。
美国能源部于1952年在第一次氢弹试验的结果中首次发现了e 。该元素不是自然存在于地球上的,只能使用专门的核反应堆以微观数量生产。它也很难与其他元素分离,具有很高的放射性并迅速衰变,这使得研究变得极为困难。
加利福尼亚大学劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)的研究人员最近创建了233纳克的纯e样品,并进行了自1970年代以来的首次实验。这样,他们首次发现了元素的一些基本化学性质。
物理学家对e几乎一无所知。
爱荷华大学助理教授,伯克利实验室前科学家科雷·卡特(Korey Carter)告诉《生命科学》。
像the系元素系列中的其他元素(在元素周期表底部发现15种金属元素)一样,e是通过用中子和质子轰击目标元素(在本例中为cur)制造重元素而制成的。该小组在田纳西州橡树岭国家实验室使用了一个专门的核反应堆,这是世界上少数可以制造e的地方之一。
然而,反应的目的是使锎-在核电厂使用的重要的商业元素-因此它也只锿的极少量作为副产品。由于两种元素之间的相似性,因此从from中提取纯的is样品具有挑战性,这意味着研究人员最终仅得到了微量的in 254样品,这是最不稳定的同位素或变体元素之一。
卡特说:“这是非常少量的材料。” “你看不到它,唯一能分辨出它的方法就是来自它的放射性信号。”
但是,获得e只是成功的一半。下一个问题是找到一个保留它的地方。
Einsteinium-254的半衰期为276天,即一半材料腐烂的时间,然后分解成Berkium -250,后者发射出有害的伽玛射线。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员设计了一种特殊的3D打印样品架,用于容纳e并保护伯克利实验室的科学家免于这种辐射。
但是,元素的衰减也为研究人员带来了其他问题。
卡特说:“它一直在衰减,所以您每月学习时会损失7.2%的质量。” “在计划实验时必须考虑到这一点。”
伯克利实验室的团队习惯于处理半衰期短的其他元素。即便如此,该团队还是在COVID-19大流行爆发之前就开始了工作,这意味着他们浪费了宝贵的时间,无法完成所有计划的实验。
该研究的主要发现是对in键长度(两个键原子之间的平均距离)的测量,这是一种基本的化学性质,可以帮助科学家预测其将如何与其他元素相互作用。他们发现e的键长与against系元素的总体趋势背道而驰。这是过去理论上已经预测过的,但以前从未通过实验证明过。
与其他act系元素相比,e在暴露于光线时的发光能力也大不相同,卡特将其描述为“前所未有的物理现象”。需要进一步的实验以确定原因。
卡特说,这项新的研究“为能够进行少量化学反应奠定了基础。” “我们的方法将允许其他人以相同的方式来研究其他元素。”
该小组的研究还可以使将来制造e变得更容易。在那种情况下,e可能会被用作创建甚至更重元素的目标元素,包括未发现的元素,例如假想元素119,也称为unennium。对于某些化学家而言,最终目的之一就是发现假想的超重元素,其半衰期为数分钟甚至几天,这意味着它们“活”在了这个稳定的岛上,而半衰期最多只有几微秒。其他重元素。