橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究者成功製備出了一種半衰期為2.62年的同位素鉕-147（147Pm）。其在能大量生產(chǎn)的同時還具有較高的純度，同時理化化學(xué)性質(zhì)能被詳盡檢測。這一里程碑式的成果已被《自然》雜誌報導(dǎo)，象徵著稀土研究領(lǐng)域的顯著進步，並有可能對化學(xué)教科書的內(nèi)容產(chǎn)生深遠影響。
同位素鉕圖片（圖片來源：ORNL）
據(jù)中鎢線上瞭解，鉕（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，由於鉕的同位素具有不穩(wěn)定性，其生產(chǎn)一直是個挑戰(zhàn)，此前僅能獲取微量的合成鉕。
為了突破鉕的生產(chǎn)限制，並拓展其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，橡樹嶺國家實驗室的科研團隊充分發(fā)揮了研究堆、熱室以及超級電腦等先進設(shè)備的優(yōu)勢，並結(jié)合了來自不同領(lǐng)域的18位科學(xué)家的豐富知識和技能，對所製備的鉕絡(luò)合物進行了詳細研究。
ORNL研究員將放射性鉕與稱為二甘醇醯胺配體的特殊有機分子結(jié)合或螯合，然後使用X射線光譜學(xué)確定了複合物的性質(zhì)，包括鉕與相鄰原子的化學(xué)鍵的長度。在這項研究中，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鉕-147。
鉕元素圖片
在研究過程中，ORNL的研究員揭示了整個鑭系元素系列（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特的化學(xué)和電子特性，因為相同的電荷被限制在了一個更小的空間內(nèi)。此外，他們還捕獲到了一個清晰的鉕信號，這有助於他們更準確地描繪出整個鑭系元素系列的趨勢形態(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，但在鉕之後，這種趨勢明顯放緩。這一發(fā)現(xiàn)對於理解這些元素的化學(xué)鍵性質(zhì)及其在元素週期表上的結(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，以及製造耐輻射玻璃和鐳射玻璃等。其中，鉕作為一種特殊的鑭系元素，可作為同位素?zé)嵩春豌O電池的原料。鉕熱源能為真空探測和人造衛(wèi)星提供穩(wěn)定的輔助能量；鉕電池則因其小巧的體積，被廣泛應(yīng)用於導(dǎo)彈制導(dǎo)儀器、可擕式X-射線儀、螢光粉製備、厚度測量以及航標(biāo)燈等領(lǐng)域。
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