Przełom w chemii pierwiastków superciężkich: Bezpośrednia identyfikacja cząsteczek nobla

Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) osiągnęli historyczny sukces, po raz pierwszy bezpośrednio produkując i identyfikując cząsteczki zawierające nobela (No). Nobela, pierwiastek o liczbie atomowej 102, jest najcięższym znanym pierwiastkiem, który udało się zidentyfikować w formie molekularnej. Odkrycie to otwiera nowe perspektywy w badaniach nad chemią pierwiastków superciężkich i może mieć znaczący wpływ na produkcję izotopów medycznych.

Badania, kierowane przez dr Jennifer Pore, skupiły się na porównaniu właściwości chemicznych nobla z aktynem (Ac). Tworząc i analizując cząsteczki zawierające jony aktynu i nobla, zespół zademonstrował nowatorską metodę badania chemii ciężkich i superciężkich pierwiastków. Dr Pore podkreśliła, że uzyskane pomiary znacząco poszerzą wiedzę o tych elementach i pomogą w ich precyzyjnym umiejscowieniu w układzie okresowym. Obecnie układ okresowy obejmuje 118 pierwiastków. Aktynowce, takie jak aktyn i nobela, często umieszczane są oddzielnie ze względu na swoje unikalne właściwości. Efekty relatywistyczne, wynikające z silnego ładunku jądra, mogą znacząco wpływać na zachowanie elektronów w tych ciężkich pierwiastkach.

Dr Pore wyjaśniła, że te zjawiska mogą powodować, iż superciężkie pierwiastki będą wykazywać odchylenia od przewidywanych pozycji w układzie okresowym. Badania przeprowadzone w LBNL, wykorzystujące zaawansowany sprzęt, w tym Cyklotron 88-calowy, potwierdzają te przewidywania. Naukowcy bombardowali cele jonami wapnia, aby wytworzyć aktyn i nobela, a następnie analizowali powstałe jony w komorze gazowej, co umożliwiło identyfikację cząsteczek.

Dr Pore podkreśliła innowacyjność podejścia zespołu, zaznaczając, że wcześniejsze eksperymenty opierały się na pośrednich pomiarach produktów rozpadu. Nowa metoda pozwala na bezpośrednią identyfikację cząsteczek poprzez pomiar ich masy, eliminując potrzebę opierania się na założeniach dotyczących lepiej poznanych pierwiastków. Ta bezpośrednia identyfikacja stanowi znaczące ulepszenie w stosunku do poprzednich technik.

Badania te mają potencjalne zastosowania w produkcji izotopów medycznych, takich jak aktyn stosowany w leczeniu nowotworów. Lepsze zrozumienie pierwiastków radioaktywnych może ułatwić produkcję specyficznych cząsteczek potrzebnych w medycynie. Na przykład, izotop 225Ac wykazuje obiecujące właściwości w leczeniu niektórych postaci raka, jednak jego produkcja jest trudna i dostępny jest w ograniczonych ilościach, co ogranicza dostęp do badań klinicznych i terapii.

Odkrycia te są kluczowe dla dalszego rozwoju chemii pierwiastków superciężkich, otwierając nowe ścieżki eksploracji ich właściwości i zastosowań. Bezpośrednia identyfikacja cząsteczek nobla jest świadectwem innowacyjnych badań prowadzonych w LBNL, które mogą zrewolucjonizować nasze rozumienie układu okresowego i jego najbardziej ekstremalnych elementów. Badania te potwierdzają, że efekty relatywistyczne odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu właściwości chemicznych najcięższych pierwiastków, potencjalnie zmieniając nasze dotychczasowe rozumienie ich miejsca w tabeli.