Fot. nbcnews.com
Naukowcom z USA jako pierwszym na świecie udało się zmierzyć podstawowe właściwości strukturalne i spektralne einsteinu. Badania ujawniły pewne nieoczekiwane właściwości 99. pierwiastka układu okresowego. Wyniki eksperymentów zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Einstein został po raz pierwszy odkryty w 1952 roku w Lawrence National Laboratory amerykańskiego Departamentu Energii w Berkeley. Znajdował się pośród szczątków pierwszej bomby wodorowej. Do tej pory niewiele wiedzieliśmy na temat właściwości tego pierwiastka. Było to spowodowane jego wyjątkowo wysoką radioaktywnością i problemem z pozyskaniem go w czystej postaci.
Pierwiastek został odkryty przez Alberta Ghiorso’a w 1952 roku jako pozostałość po wybuchu termojądrowym na Oceanie Spokojnym. W czasie takiej eksplozji jądro 238U wychwytuje 15 neutronów, tworząc 253U, który po emisji 7 elektronów tworzy właśnie odkryty przez Ghiorso’a pierwiastek 253Es.
Naukowcy z Lawrence National Laboratory w Berkley oraz Los Alamos National Laboratory, Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Uniwersytetu Georgetown zmierzyli długość wiązania chemicznego tego pierwiastka, dysponując jedynie znikomą ilością w postaci 250 nanogramów (109 g) einsteinu.
„To niezwykłe osiągnięcie, że mogliśmy pracować z tak małą ilością materiału. Im lepiej rozumiemy zachowanie chemiczne tego pierwiastka, tym bardziej możemy zastosować to zrozumienie do opracowywania nowych materiałów lub nowych technologii. Dotyczy to nie tylko einsteinu, ale także innych aktynowców”– powiedziała Rebecca Abergel, przewodnicząca grupy badawczej.
Naukowcy, którzy podjęli się zadania, wykorzystali najnowszą technologię oraz urządzenia niedostępne kilkadziesiąt lat temu, kiedy po raz pierwszy odkryto einstein. To pozwoliło na bardziej dokładne badania i pomiary.
Z kolei materiał do badania powstał w wysokostrumieniowym reaktorze izotopowym w Oak Ridge National Laboratory, czyli jednym z nielicznych miejsc na świecie, gdzie możliwe jest wytwarzanie einsteinu poprzez bombardowanie neutronami celów z kiuru, co doprowadza do długiego łańcucha reakcji jądrowych.
Gdy naukowcy uzyskali obraz rozmieszczenia atomów w cząsteczce zawierającej einstein, zmierzyli długość wiązania chemicznego i odkryli kilka nieoczekiwanych właściwości chemicznych. Cechy luminescencji i sprzężenia spinowo-orbitalnego einsteinu różniły się od tego, czego można by oczekiwać od pierwiastka z rodziny aktynowców – dolnej linii układu okresowego.
Uczeni wyjaśniają, że udało im się przeprowadzić eksperymenty po wytworzeniu blisko 250 nanogramów Es-254 z okresem półtrwania nieco ponad 275 dni.
W wytworzonym związku chemicznym, w którym znalazł się Es-254, można było po raz pierwszy zaobserwować, w jaką interakcję ów pierwiastek wchodzi z innymi pierwiastkami takimi jak węgiel, azot czy tlen. Użyto przy tym bardzo mocnego źródła światła Stanford Synchrotron Radiation Lightsource.
Doświadczenie wyglądało tak, jakby super-silną latarką oświetlić związek chemiczny, ukazując jego strukturę w taki sposób, by rzucał on „cień”. Mowa o skali atomowej. W ten sposób zaobserwowano długość wiązania – czyli odległość między jądrami atomów Es a atomami innych znanych nam pierwiastków.
Naukowcom udało się też przedstawić ładunek atomu Es (konfigurację elektronową powłoki walencyjnej), co wykazuje jego zdolność do łączenia się z innymi atomami. Te informacje pozwolą w przyszłości przewidywać struktury innych związków zawierających einstein, o ile takie istnieją lub zostaną sztucznie wytworzone, tak jak to było podczas przypadkowego odkrycia einsteinu.
„W tym rzędzie są pierwiastki lub izotopy przydatne do produkcji energii jądrowej lub radiofarmaceutyków. Nowe dane pozwolą nam lepiej zrozumieć, jak zachowuje się cała rodzina aktynowców” – tłumaczyła Rebecca Abergel.
Główne problemy, z które stanęły przed uczonymi, to możliwość uzyskania wystarczającej ilości czystej substancji oraz jej aktywny rozpad. Ci sami naukowcy planują kontynuację eksperymentów nad nieznanym pierwiastkiem. Ich badania zostały tymczasowo przerwane przez pandemię koronawirusa.
pl.sputniknews.com, focusnauka.pl
