世界上一半的99号元素被用来揭示其化学秘密

科学家们使用不到200纳克的爱因斯坦——当时世界供应量的一半——首次揭示了这种合成元素的成键和光谱行为。

它是在1952年第一颗氢弹爆炸后的残骸中发现的，锿是一种高放射性锕系元素。由于它不是在地球上自然发生的，除了它能形成一些卤化物和氧化物盐之外，人们对它的化学性质知之甚少。制造超过微量的铀意味着长时间用中子轰击较轻的元素——这个过程在世界上只能在一个地方完成，那就是位于美国田纳西州橡树岭国家实验室的高通量同位素反应堆。

该实验室最新的努力只产生了400纳克的99号元素，其中一半由丽贝卡做烤鸡来自加州大学伯克利分校科文展位来自劳伦斯伯克利国家实验室Stosh Kozimor来自洛斯阿拉莫斯国家实验室。尽管使用了不到200ng的元素，但研究人员成功地对爱因斯坦进行了x射线吸收测量，首次揭示了它的配位化学和光谱行为。

在某些方面，在元素周期表上，爱因斯坦的行为与较轻的邻居相似，在与八齿羟基吡啶酮配体的配合物中呈现+3氧化态。然而，这种化合物的短爱因斯坦-氧键长度令人惊讶。发光光谱测量还得到了另一个意想不到的结果。阿伯格尔解释说:“就波长和能量的变化而言，(爱因斯坦)在络合作用时的变化方向与其他锕系元素相反。”该团队目前正在努力确认为什么爱因斯坦的行为与其他锕系元素如此不同。

正常的规则不再适用

“这说明了一件事，我们还没有很好地处理相对论效应对这些元素化学的影响，”评论道珍妮弗沙佛他是美国科罗拉多矿业学院重锕系化学方面的专家。“量子力学和电子排序的正常规则——诸如此类洪特定律当你进入元素周期表的这一部分时，它们似乎就会溶解。”

锕系化学最令人兴奋的事情之一是，它们是我们写教科书的元素

Stosh Kozimor，洛斯阿拉莫斯国家实验室

Shafer对伯克利团队首先进行实验的能力印象深刻。她说:“我也做过一些与爱因斯坦有关的工作，但我无法想象如何协调获取几百纳克的元素，并利用它获得重要的化学数据是多么大的挑战。”

加州大学伯克利分校的一名研究人员回忆说:“当材料到达时，你实际上看不到它。凯瑟琳盾他在替补席上做了很多化学反应。“它装在一个小瓶子里，但你知道你真正在使用它的唯一方法是使用辐射探测器。除了研究人员必须使用的微量元素外，爱因斯坦的275天半衰期意味着随着时间的推移，他们正在损失材料。希尔德说:“你真的、真的希望自己在进行化学反应时不会不小心掉了那一滴。”

甚至在收到爱因斯坦之前，研究小组就已经仔细安排了他们想要进行的实验，以及实验的顺序，以最大限度地减少材料损失。阿伯格尔笑着说:“我们提前做了很多计划，但一切都没有按计划进行。”发现他们的样品中含有大量的锎，他们不得不放弃原计划的x射线衍射实验，转而使用x射线吸收光谱法，这使得他们可以忽略污染物。

在伯克利准备好爱因斯坦复合体后，团队成员科里·卡特然后驱车一个小时，把这个珍贵而危险的样本送到斯坦福同步辐射光源。科齐默回忆说，在那里，处理世界上一半的爱因斯坦供应是“绝对可怕的”。这需要一个训练有素的团队和稳定的神经。

阿伯格尔说:“能从事这种科学研究也是一种真正的荣幸。”了解爱因斯坦的化学行为可以帮助科学家生产和提纯它制造更重的元素．“爱因斯坦的目标将使我们更有可能发现潜在的稳定岛这对核物理学家来说是一件大事，”希尔德解释道。稳定岛是一组预测的超重同位素，它们的半衰期可能比它们的近邻长得多。

目前，该团队将继续研究剩余的爱因斯坦样本，进行电子显微镜、放射分析和分离实验。“锕系化学最令人兴奋的事情之一是，它们是我们编写教科书的元素。这是真正的探索，”科齐默说。