První dimenze Einsteinia odhaluje neočekávané rysy

Lahvička z křemene (průměr 9 mm) s ~ 300 mikrogramy pevné 253Es. Vyprodukované světlo je důsledkem intenzivního záření z 253Es. Uznání: Haire, RG, US Department of Energy

Experimenty vědců z Berkeley Lab na tomto silném radioaktivním prvku odhalily některé neočekávané vlastnosti.

Protože prvek 99 – einsteinium – byl objeven v roce 1952 ministerstvem energetiky Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) z trosek první vodíkové bomby, mnoho vědců s ním experimentovalo, protože je těžší a radioaktivní. Tým chemiků v laboratoři Berkeley Lab tyto překážky překonal, aby ohlásil první studii identifikující některé z jejích vlastností, čímž se otevřely dveře k lepšímu porozumění zbývajícím transuranickým prvkům v sérii aktinidů.

Publikováno v časopise Příroda„Studie„ Strukturální a spektroskopická charakterizace komplexu Einsteinium “vedla vědecká pracovnice Berkeley Lab Rebecca Abergel a vědecká pracovnice národní laboratoře Los Alamos Stosh Kozimor a zúčastnili se jí vědci ze dvou laboratoří UC Berkeley a Georgetown University, z nichž mnozí jsou postgraduální studenti a postgraduální kolegové. S méně než 250 nanogramy prvků tým měřil první vzdálenost einsteiniové vazby, základní vlastnost interakcí s prvkem v jiných atomech a molekulách.

Berkeley Lab Einsteinium Research

Vědci z Berkeley Lab Jennifer Wacker (zleva), Leticia Arnedo-Sanchez, Korey Carter a Katherine Shield pracují v chemické laboratoři Rebeccy Abergel. Uznání: Marilyn Sargent / Berkeley Lab

„O einsteiniu se toho ví málo,“ řekl Abergel, který vede skupinu těžkých chemických látek v laboratoři Berkeley Lab a je odborným asistentem v oddělení jaderného inženýrství UC Berkeley. „Je úžasné, že jsme dokázali pracovat s tímto malým materiálem a anorganickou chemií. To je důležité, protože čím více víme o chemickém chování, tím více můžeme toto porozumění využít při vývoji nových materiálů nebo nových technologií, nikoli pouze einsteinium, ale i další aktinidy. A můžeme prozatím určit trendy. “

Život je krátký a těžko proveditelný

Abergel a jeho tým využili experimentální zařízení, která nebyla využívána před desítkami let, kdy bylo poprvé objeveno einsteinium – Molekulární slévárna laboratoře Berkeley a Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) v SLAC National Accelerator Laboratory, oba. Uživatelské zařízení DOE Office of Science – k provádět luminiscenční spektroskopii a rentgenové spektroskopické zobrazovací experimenty.

Nejprve je však získání vzorku v použitelné formě téměř polovinou boje. “Celá tato role je dlouhá řada negativních událostí,” řekl lstivě.

Materiál vyrábí High Flux Isotope Reactor z Oak Ridge National Laboratory, jedno z mála míst na světě, které může produkovat einsteinium, což zahrnuje bombardování kuriových cílů neutrony za účelem spuštění dlouhého řetězce jaderných reakcí. Prvním problémem, se kterým se setkali, bylo, že vzorek byl kontaminován významným množstvím kalifornia, protože výroba čistého einsteinia v použitelném množství byla náročnější.

Berkeley Lab Einsteinium Research Group

Vědci z Berkeley Lab Leticia Arnedo-Sanchez (zleva), Katherine Shieldová, Korey Carterová a Jennifer Wackerová musí být ostražití proti radioaktivitě i koronaviru, aby mohli provádět experimenty s jedinečným prvkem, einsteiniem. Uznání: Marilyn Sargent / Berkeley Lab

Museli vzít svůj původní plán použít rentgenovou krystalografii – která byla považována za zlatý standard pro zachycení strukturní informace radioaktivních molekul, ale vyžadovala vzorek čistého kovu – a místo toho vytvořili vak. Metoda pro vytváření vzorků a využití konkrétních výzkumných metod . Vědci z Los Alamos poskytují v tomto kroku zásadní pomoc tím, že navrhnou vlastníka vzorku, který je speciálně vhodný pro environmentální výzvy einsteinium.

Koneckonců, boj proti radioaktivnímu rozpadu je další výzvou. Tým Berkeley Lab provedl experimenty na einsteinium-254, jednom z nejsilnějších izotopových prvků. Má poločas rozpadu 276 dní, což je doba pro rozložení poloviny materiálu. Přestože tým dokázal provést mnoho experimentů před onemocněním koronaviry, měl plány na následné experimenty, které byly přerušeny díky ukončení pandemie. Než se toho léta vrátí do své laboratoře, většina vzorků zmizela.

Spojovací vzdálenost a vpřed

Vědci však změřili vzdálenost vazby einsteinia a také objevili určité chování fyzikální chemie, které se lišilo od toho, co se očekávalo od řady aktinidů, což jsou prvky spodní řady periodické tabulky.

“Určení vzdálenosti vazby nemusí být zajímavé, ale je to první věc, kterou byste chtěli vědět o tom, jak se kov váže na jiné molekuly.” Jaký druh chemické reakce má tento prvek v jiných atomech a molekulách? “Řekl Abergel.

Jakmile vědci získají tento obrázek o uspořádání atomu v molekule smíchané s einsteiniem, mohou se pokusit najít zajímavé chemické vlastnosti a zlepšit porozumění normálním procesům. “Tím, že vezmeme tento údaj, získáme lepší a širší pochopení toho, jak celá série aktinidů funguje. A v této sérii máme prvky nebo izotopy, které jsou užitečné pro výrobu silných jaderných nebo radiofarmak,” řekl.

Tantalizující, tento výzkum také nabízí možnost určit, co je za hranou periodické tabulky, a je možné najít nový prvek. „Skutečně začínáme rozumět mnohem více tomu, co se stane na konci periodické tabulky, a další věc, můžete si také představit cíl einsteinia pro objevování nových prvků,“ řekl Abergel. „Podobně jako u nejnovějších prvků objevených za posledních 10 let, jako je tennessine, s použitím berkeliového cíle, pokud dokážete izolovat dostatek čistého einsteinia k vytvoření cíle, můžete začít hledat další prvky a přiblížit se k (teoretizovanému) ostrovu stability, „kde si jaderní fyzici mysleli, že izotopy mohou existovat půl minuty nebo dokonce dní, místo toho mikrosekundu nebo méně než poločas života obvykle z nejtěžších prvků.

Odkaz: 3. února 2021, Příroda.
DOI: 10.1038 / s41586-020-03179-3

Spoluautoři studie byli Korey Carter, Katherine Shield, Kurt Smith, Leticia Arnedo-Sanchez, Tracy Mattox, Liane Moreau a Corwin Booth z laboratoře Berkeley; Zachary Jones a Stosh Kozimor z národní laboratoře Los Alamos; a Jennifer Wacker a Karah Knope z Georgetown University. Výzkum je podporován DOE Office of Science.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Aby se objev urychlil, vychází z mřížky vysoce dimenzionální infračervený mikroskop

Příklad vzoru dlaždice použitého ke skenování kulatého červa C. elegans. Non-grid pattern dává algoritmu vzorkování větší flexibilitu pro rychlé resetování oblastí zájmu. ...

Starověcí zirkonové říkají, že desková tektonika začala před 3,6 miliardami let – významná událost pro přivítání Země k životu

Zirkony studované výzkumným týmem byly vyfotografovány pomocí katholluminiscence, techniky, která umožňuje týmu vizualizovat vnitřek krystalů pomocí speciálního rastrovacího elektronového mikroskopu. Tmavé kruhy na...

Můžeme opioidy zvýšit návykovostí? [Video]

V roce 2017 byly miliony lidí po celém světě závislí na opioidech a 115 000 zemřelo na předávkování. Opioidy jsou nejsilnější léky proti bolesti, které...

V místě vazby protilátek ve variantách viru COVID-19 – hlavní důsledky pro budoucí vakcíny

Výzkumný tým Penn State zjistil, že N protein na SARS-CoV-2 je uložen ve všech pandemických koronavirech souvisejících se SARS (nahoře vlevo: SARS-CoV-2, civet, SARS-CoV,...

NASA investuje 105 milionů amerických dolarů do vývoje inovativních technologií pro malé podniky ve Spojených státech

NASA Má dlouhou historii podpory amerických podnikatelů při vývoji technologií od nápadu po obchodní připravenost. Agenturní program Small Business Innovation Research (SBIR) dále podporoval...

Newsletter

Subscribe to stay updated.