用于測量a的電子親和力的設置。a離子束被發送到包含多個組件的設備。激光(紅色)照在離子上,以測量提取離子的多余電子(插圖1)并將離子變成中性原子(插圖2)所需的能量。 圖片:D.Leimbach等)
使用歐洲核子研究組織ISOLDE核物理設施的一組研究人員首次測量了化學元素a的所謂電子親和力,stat是地球上最稀有的天然元素。剛剛發表在《自然通訊》上的一篇論文中描述的結果對于基礎研究和應用研究都非常重要。除了提供迄今為止該元素迄今未知的特性并允許測試理論模型之外,這一發現也具有實際意義,因為stat是通過靶向α療法產生用于癌癥治療的化學化合物的有希望的候選者。
電子親和力是將電子加到氣相中性原子形成負離子時釋放的能量。它是化學元素的最基本特性之一。與電離能以及從原子中除去電子所需的能量一起,它定義了元素的其他幾個特征,例如其電負性-元素吸引原子間化學鍵中共享電子的能力。
盡管a在1940年代被發現,但對其屬性的了解主要是基于理論計算或從元素周期表中其親屬的屬性推斷得出的。是鹵素家族的成員,其中包括氯和碘。這是因為Earth在地球上稀缺,并且實驗室中可能產生的微量元素會阻止使用傳統技術來測量其性質。一個值得注意的例外是以前測量的元素的電離能量ISOLDE。
在新的ISOLDE研究中,首先通過從質子同步加速器助推器向at靶發射高能質子束,首先產生a原子與其他原子。然后將a原子進行負離子化,然后提取同位素211 At的離子,并將其發送到特殊的測量設備,在該設備中,可調諧能量的激光照射在離子上,以測量提取211 At 多余電子所需的能量。離子并將其轉變為中性原子。
通過此測量,ISOLDE研究人員獲得的a電子親和力值為2.41578 eV。該值與作者使用最新的理論計算得出的值一致,表明stat的電子親和力是所有鹵素中最低的,但仍大于鹵素族以外的任何其他元素。到目前為止已經測量過的
如果還不夠的話,研究人員繼續使用推導的電子親和力和先前對電離能的測量來確定a的其他一些特性,例如其電負性。
這些性質與研究211 At化合物在靶向性α療法中的可能用途的研究有關,靶向α療法是向癌細胞傳遞α射線的療法。砹211 At是α輻射的一個理想的來源,但大部分的211在被調查化合物從快速釋放遭受211在負離子,所述化合物到達癌細胞之前可能損害健康細胞。
研究的主要作者戴維•萊姆巴赫(David Leimbach)說:“我們的結果可以用來提高我們對這種釋放反應以及對211 At化合物的穩定性的了解,這些化合物正在考慮用于靶向α療法。” “此外,我們的發現為測量比a更重的元素的電子親和性鋪平了道路,潛在地是一次產生一個原子的超重元素。”
“根據目前的結果,我們結束了在ISOLDE進行為期10年的研究工作,以確定stat的基本性質,電離能和電子親和力,最終使我們能夠得出a的電負性,” Sebastian Rothe補充說。