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美國科學家首次合成含锘分子粒子并發現其化合物

2025-08-14 08:16     來源:中國核技術網     美國 原子核質譜儀

美國化學家和物理學家首次合成出含锘的分子粒子。此前,科學家從未直接探測到锘化合物,因锘在自然界不存在,只能通過加速器獲取且產量極低(每秒幾個原子),其壽命最長的同位素锘 - 259半衰期僅58分鐘。

锘是原子序數為102的錒系元素,20世紀中期,多個科學小組利用粒子加速器獨立合成了它。此次,由勞倫斯伯克利國家實驗室的詹妮弗·L·波爾領導的研究團隊取得突破。他們使用88英寸的回旋加速器合成锘,化學家借助FIONA光譜儀記錄質譜。

為獲得锘離子,科學家用鈣48原子流輻照鉛208鉛靶,產生的254個锘離子連同其他粒子從回旋加速器進入充滿氣體的分離器,重锘離子在磁場中與輕背景離子分離。粒子束隨后進入充滿氦氣的氣阱,锘離子被還原為 +2電荷,再經冷卻進入離子阱,最后進入質譜儀。需說明的是,此前報道有誤,該研究獲得的是含锘 - 254的離子,編輯對此致歉。

研究伊始,科學家原以為需專門在裝置中引入水和氮分子才能獲得锘的化合物,結果發現氣阱中微量分子就足以形成。離子束質譜顯示,其含有锘與水和氮的復合物,部分復合物中兩種配體都存在,科學家由此首次發現锘的化合物。

此外,科學家對錒離子進行同樣實驗,發現锘和錒形成相似復合物但含量不同,原因是锘與水分子形成更強鍵。

其他更穩定的錒系元素化合物也能以純態獲得,如近期有文章提及锫二茂的合成,2021年化學家還獲得并表征了锎的第一個有機金屬化合物。



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