德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究人员近日在钚化学研究中取得进展，阐明了一类由钚构成的新型球形笼状分子的结构，并由此解释了一个可追溯至曼哈顿计划时期的未解现象。
结构比较：60 个钚原子形成一个具有特殊几何结构的笼状结构。足球状结构中 32 个面板的排列对应于截角二十面体的结构，如 C 60(右图)所示;而黑色超结构的排列则对应于 Pu 60(左图)的截角十二面体拓扑结构。
据介绍，KIT科学家已持续40多年研究锕系元素化学，其中包括钚等与放射性废物安全处置密切相关的元素。此次研究由KIT团队与卡尔斯鲁厄联合研究中心合作完成，重点关注钚(VI)这一化学状态在水溶液中的行为。
KIT核废料管理研究所David Fellhauer博士表示，团队研究了溶解钚化合物在不同pH值条件下的变化。在水溶液中，含有三个钚原子的络合物占主导地位;当环境转为强碱性后，这些络合物会在数天内形成微小晶体。研究人员随后成功解析了这些晶体的结构。
研究团队发现，其中两种晶体由球形笼状单元组成，每个单元包含60个钚原子，并由氧原子连接在一起。Fellhauer指出，这些被称为Pu 60的簇合物，是目前已知最大的钚笼状化合物。
这类结构的几何特征也引起研究人员关注。其原子排列形成截角十二面体，这在结构化学中较为罕见。虽然它同样呈球形，容易让人联想到著名的碳分子C60，但二者在组成和结构特征上存在明显不同。
这一发现不仅加深了科研人员对锕系元素化学性质的理解，也解开了一桩延续约80年的旧谜题。早在曼哈顿计划期间，研究人员就曾观察到类似晶体，但受限于当时的分析技术，未能确定其结构。如今，KIT团队借助新的研究手段，终于为这一早期观察结果给出了清晰解释。
