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美国科学家首次合成含锘分子粒子并发现其化合物

2025-08-14 08:16     来源:中国核技术网     美国 原子核质谱仪

美国化学家和物理学家首次合成出含锘的分子粒子。此前,科学家从未直接探测到锘化合物,因锘在自然界不存在,只能通过加速器获取且产量极低(每秒几个原子),其寿命最长的同位素锘 - 259半衰期仅58分钟。

锘是原子序数为102的锕系元素,20世纪中期,多个科学小组利用粒子加速器独立合成了它。此次,由劳伦斯伯克利国家实验室的詹妮弗·L·波尔领导的研究团队取得突破。他们使用88英寸的回旋加速器合成锘,化学家借助FIONA光谱仪记录质谱。

为获得锘离子,科学家用钙48原子流辐照铅208铅靶,产生的254个锘离子连同其他粒子从回旋加速器进入充满气体的分离器,重锘离子在磁场中与轻背景离子分离。粒子束随后进入充满氦气的气阱,锘离子被还原为 +2电荷,再经冷却进入离子阱,最后进入质谱仪。需说明的是,此前报道有误,该研究获得的是含锘 - 254的离子,编辑对此致歉。

研究伊始,科学家原以为需专门在装置中引入水和氮分子才能获得锘的化合物,结果发现气阱中微量分子就足以形成。离子束质谱显示,其含有锘与水和氮的复合物,部分复合物中两种配体都存在,科学家由此首次发现锘的化合物。

此外,科学家对锕离子进行同样实验,发现锘和锕形成相似复合物但含量不同,原因是锘与水分子形成更强键。

其他更稳定的锕系元素化合物也能以纯态获得,如近期有文章提及锫二茂的合成,2021年化学家还获得并表征了锎的第一个有机金属化合物。



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