钚在旋转

经过半个世纪的努力,光谱学家终于确定了核磁共振(NMR)谱的钚- 239。这一发现将会影响未来的研究这一重要核燃料和固态物理的可能点的方法改善核废料的长期存储的方法。

钚- 239的原子核的自旋½和高核的时刻,所以应该积极参与核磁共振光谱学。然而,其他原子的特点,比如它巨大的内部磁场,这是因为极强的原子核之间的相互作用和f原子的未配对的电子,使其难以获得一个清晰的光谱。内部磁场大约100特斯拉,核磁共振光谱是由几个数量级从光谱学家正常范围。此外,原子核自旋的松口了核磁共振领域非常短在小于1微秒。两种现象几十年来共同阻止访问的NMR谱pu - 239。

然而,奖品是值得追求的这种放射性元素的重要性。现在,Hiroshi Yasuoka和他的同事们在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室,我们,和原子能机构,在茨城县,日本,检验高纯硝酸氧化钚(IV)通过阴离子交换,草酸沉淀和煅烧。钚- 239的同位素丰度约94%的样品。

然后团队精心关注锕系元素的核磁共振信号。他们使用一个标准的脉冲核磁共振技术来寻找信号在一个寒冷的4 k。全面涉及试验样本的光谱仪磁场从3到8特斯拉的大小只有0.06特斯拉的一小步,虽然举行一个恒定的无线电频率为16.51 mhz。从数据从而获得团队能够推断出,基于集成旋转回声强度,一个明确的信号是在大约5.8特斯拉。工作受益于这样一个事实:钚(IV)在PuO2非磁性基态,所以顺效果巧妙地回避。

当时可能在这个峰值和优化NMR参数获取详细field-sweep测量,小心翼翼地为不同的载波频率跟踪观察到的信号。这允许他们获得γn值。这是旋磁比,它的磁偶极矩的比值角动量,是需要计算之间的能量差+½-½原子核自旋状态和给定的共振频率在一个特定的化学环境,从而使结构从光谱中提取。

研究人员指出,钚及其化合物有一个复杂的化学反应。四元素显示大量的氧化态,可以平衡解决方案,它可以形成大量non-stoichiometric固体化合物。事实上,Yasuoka也和他的同事们调查亚化学计量的形式的钚氧化物和能够获得两个不同的核磁共振信号从而区分不同氧环境。

“我们已经意识到这个工作,因为它是在2月的一次会议上提到的,”剑桥大学的Ian Farnan告诉化学世界。必威体育 红利账户这是一个重要的锕系元素科学的突破。我们想寻找其共振但一直推迟宽频率范围和成功的可能性较低。洛斯阿拉莫斯组必须祝贺和感谢,因为它是一个伟大的努力,开辟了。”