橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的研究者成功制備出了一種半衰期為2.62年的同位素钷-147（147Pm）。其在能大量生產(chǎn)的同時(shí)還具有較高的純度，同時(shí)理化化學(xué)性質(zhì)能被詳盡檢測(cè)。這一里程碑式的成果已被《自然》雜志報(bào)導(dǎo)，象征著稀土研究領(lǐng)域的顯著進(jìn)步，并有可能對(duì)化學(xué)教科書的內(nèi)容產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
同位素钷圖片（圖片來源：ORNL）
據(jù)中鎢在線了解，钷（Promethium，Pm）是一種具有放射性的鑭系稀土元素，原子序數(shù)為61，已知有17種同位素和4種同質(zhì)異能素。然而，由于钷的同位素具有不穩(wěn)定性，其生產(chǎn)一直是個(gè)挑戰(zhàn)，此前僅能獲取微量的合成钷。
為了突破钷的生產(chǎn)限制，并拓展其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮了研究堆、熱室以及超級(jí)計(jì)算機(jī)等先進(jìn)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合了來自不同領(lǐng)域的18位科學(xué)家的豐富知識(shí)和技能，對(duì)所制備的钷絡(luò)合物進(jìn)行了詳細(xì)研究。
ORNL研究員將放射性钷與稱為二甘醇酰胺配體的特殊有機(jī)分子結(jié)合或螯合，然后使用X射線光譜學(xué)確定了復(fù)合物的性質(zhì)，包括钷與相鄰原子的化學(xué)鍵的長(zhǎng)度。在這項(xiàng)研究中，研究員生產(chǎn)了高純度、高化學(xué)穩(wěn)定性和大量的同位素钷-147。
钷元素圖片
在研究過程中，ORNL的研究員揭示了整個(gè)鑭系元素系列（原子序數(shù)從57到71）在溶液中展現(xiàn)出的獨(dú)特收縮特性。他們發(fā)現(xiàn)，隨著原子序數(shù)的增加，鑭系元素的離子半徑逐漸減小。這種收縮現(xiàn)象賦予了這些元素獨(dú)特的化學(xué)和電子特性，因?yàn)橄嗤碾姾杀幌拗圃诹艘粋€(gè)更小的空間內(nèi)。此外，他們還捕獲到了一個(gè)清晰的钷信號(hào)，這有助于他們更準(zhǔn)確地描繪出整個(gè)鑭系元素系列的趨勢(shì)形態(tài)。有研究者指出，這種化學(xué)鍵的收縮在鑭系元素系列中呈現(xiàn)加速趨勢(shì)，但在钷之后，這種趨勢(shì)明顯放緩。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解這些元素的化學(xué)鍵性質(zhì)及其在元素周期表上的結(jié)構(gòu)變化具有重要意義。
鑭系元素在工業(yè)和科研領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，如作為催化劑、玻璃拋光材料和脫色劑，以及制造耐輻射玻璃和激光玻璃等。其中，钷作為一種特殊的鑭系元素，可作為同位素?zé)嵩春皖揠姵氐脑稀ｎ逕嵩茨転檎婵仗綔y(cè)和人造衛(wèi)星提供穩(wěn)定的輔助能量；钷電池則因其小巧的體積，被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)儀器、便攜式X-射線儀、熒光粉制備、厚度測(cè)量以及航標(biāo)燈等領(lǐng)域。
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