经过一年的精心策划，超稀有放射性元素锫的微观样本近日抵达伯克利实验室。在这批锫无法使用之前，研究人员仅有48小时的时间进行实验。一组近20名研究人员集中精力，致力于创造一种全新的分子。
2025 年 3 月 21 日星期五，首席研究员 Stefan Minasian(左)和 Polly Arnold 站在加州伯克利市劳伦斯伯克利国家实验室的实验室里，他们在这里发现了 Berkelocene (Bk) 分子。这一发现是在著名化学家 Glenn Seaborg 创建 Berkelium 的实验室中发现的，Berkelium 是本次实验中使用的相同元素。(Ray Chavez/湾区新闻集团)
在化学手套箱(一种带有突出手套的聚碳酸酯玻璃箱，可以隔绝氧气和湿气)中，科学家们将锫金属与仅含碳和氢的有机分子结合，引发了化学反应。博士后研究员多米尼克·鲁索表示，他之前也进行过类似的实验，但结果并不完全符合预期，那些溶液变成了红色，表明实验失败。而这次的锫实验则给了他全新的体验，他看到溶液变成了深紫色，就像化学家第一次看到《绿野仙踪》从黑白变成彩色一样。
鲁索、研究员斯蒂芬·米纳西安以及劳伦斯伯克利国家实验室的其他17位科学家共同创造了一种新分子——二茂铁，其结构超越了理论家对碳与重金属元素结合方式的预期。根据2月份发表在学术期刊《科学》上的一项研究，未来二茂铁可能有助于人类安全处理核废料。
研究员波莉·阿诺德表示：“这是在测试我们的能力，探索与大自然有关的一切。我们是全世界众多试图保护所有民用核废料和所有同位素的人中的一员。”
1949年，加州大学伯克利分校著名化学家、核医学先驱Glenn Seaborg发现了锫，至今它仍是世界上最稀有的合成元素之一。该元素及其分子均以伯克利市命名。自1967年以来，美国仅生产了1克多一点的锫，其中大部分来自田纳西州的橡树岭国家实验室。而伯克利实验室的实验仅获得了0.3微克的锫。除了该元素的稀缺性之外，锫还具有高度的空气敏感性和放射性，因此处理起来非常困难。
米纳西安指出：“人们很早就已经能够进行空气敏感化学，并且能够利用放射性元素进行放射性工作，但将这两个领域结合起来却困难得多。”
在将所得的锫茂样品合成晶体后，研究人员使用X射线衍射光谱仪进行分析，结果发现该团队确实发现了一种新分子。这种新分子结构被研究人员称为“三明治”，其中锫原子作为填充物，位于两个8元碳环(即“面包”)之间，形似一个原子英尺长的潜艇。
米纳西安表示：“它具有非常对称的几何形状，这是第一次观察到这种结构。真正高对称性的结构对化学家来说非常有用，因为当我们试图理解为什么一个元素决定以特定的方式组织自己时，你会看到对称性，这有助于你加深理解。”
自从这些放射性碳键首次被用于曼哈顿计划(二战期间美国为制造原子弹而开展的绝密研究项目)以来，化学界一直对它们保持着浓厚的兴趣。阿诺德表示，虽然过去的“三明治”结构被用来更有效地燃烧汽油中的碳氢化合物，但二茂铁的发现最终可能会帮助科学家寻找安全处理放射性废物的解决方案。
目前，世界各国领导人消除本国辐射的最佳选择是将核废料埋入地下深处，希望现在没有人能够接触到这些废料，或者在未来一百万年内，最危险的废料也不会被接触到。阿诺德表示，虽然消除核废料无法通过“锫三明治”来实现，但伯克利实验室的突破可能会为人类实现这一最终目标提供科学基础。
“我们证明了它的性质并不是你仅从元素周期表中的位置就能预测出来的，”阿诺德说。“总有一天，我们不必再做这些危险的反应。总有一天，理论将能够预测事物，它们也许能够预测长期储存的效果，而我们却无法轻易做到这一点。”
