从基础化学到医疗应用,元素间的键合方式始终是理解物质性质的关键。近期,在《自然通讯》发表的一篇论文中,欧洲核子研究中心(CERN)ISOLDE设施的研究团队宣布了一项突破性技术,该技术通过创新离子捕获方法,显著提升了超重元素电子亲和力的测量精度,为探索元素周期表边缘的化学奥秘开辟了新路径。

超重元素因其极端不稳定性,仅能在加速器实验室中以极微量制备,这给直接测量其电子亲和力带来了巨大挑战。传统方法依赖阴离子单次通过激光束,但对于超重元素而言,其产生速率极低,难以实现有效测量。ISOLDE团队开发的MIRACLS(多离子反射共线激光光谱仪)技术,通过捕获氯阴离子并使其在静电镜间多次反射,使激光束得以在每次反射中探测阴离子,从而大幅提高了测量灵敏度。
“尽管我们使用的氯阴离子数量比传统方法少了十万倍,但测量精度却毫不逊色,”研究第一作者弗朗齐斯卡·迈尔介绍道,“这种方法通过‘回收’阴离子,为测量超重元素的电子亲和力提供了可能。”第二作者埃里希·莱斯滕施奈德进一步指出,超重元素的性质可能模糊元素周期表的传统界限,而电子亲和力作为受相对论效应影响最大的性质之一,其测量结果将有助于验证这一推测。
MIRACLS技术的应用前景广阔。除超重元素外,该方法还可用于测量地球稀有元素(如锕)的电子亲和力,为癌症治疗化合物的开发提供关键数据。同时,它还能测量分子的电子亲和能,为反物质和放射性分子的研究提供理论计算支持,这些分子在探测自然界基本对称性方面具有重要作用。