Ученые впервые измерили загадочный элемент эйнштейний

Один из таких гигантов наконец-то раскрыл по крайней мере некоторые из своих секретов, и химики сумели собрать достаточно эйнштейния, чтобы конкретизировать важные детали химического состава таинственного элемента и его способности образовывать связи.

На протяжении большей части 70 лет изотопы эйнштейния было чрезвычайно трудно изучать. Либо их слишком сложно сделать, либо у них период полураспада меньше года, и то, что создается, начинает разваливаться, как замок из песка во время прилива.

Предполагается, что поведение элемента следует паттернам его менее устойчивых аналогов в ряду актинидов. Но из-за его огромных размеров странные релятивистские эффекты затрудняют прогнозирование его реакции в определенных химических процессах.

Обычно такую ​​путаницу легко устранить, просто проведя серию экспериментов.

Национальная лаборатория Лоуренса Беркли Министерства энергетики США наконец-то собрала достаточно материала для этого.

Более неофициально называемый лабораторией Беркли, знаменитый институт уже ответственен за открытие значительной части верхних границ периодической таблицы элементов.

Десяток из них были работой физика-ядерщика Альберта Гиорсо, пожизненного исследователя из Беркли, в начале карьеры которого он разработал детекторы излучения в рамках Манхэттенского проекта.

В начале 1950-х годов Гиорсо обнаружил слабые следы двух еще не идентифицированных радиоактивных элементов в переносимой по воздуху пыли, собранной самолетами, летевшими после первого полномасштабного испытания термоядерного устройства.

Один из этих элементов позже был назван эйнштейнием в честь самого известного теоретика немецкого происхождения.

С атомной массой 252 и содержанием 99 протонов, он не легкий. Как и все трансурановые элементы - элементы тяжелее урана - для получения эйнштейния требуется серьезная физика.

Нет удобного источника или запаса, в который можно было бы погрузиться, чтобы приготовить партию. Нужно "стрелять" в более мелких родственников, таких как кюрий, с помощью кучи нейтронов в ядерном реакторе, а затем иметь много терпения.

Ранние усилия в 1960-х давали достаточно, чтобы увидеть невооруженным глазом, весом всего 10 нанограмм. Более поздние попытки оказались немного лучше, хотя в большинстве случаев приводили к нечистым партиям.

На этот раз исследователи получили около 200 нанограмм изотопа эйнштейния E-254, обрамленного как часть комплекса с молекулой на основе углерода, называемой гидроксипиридиноном.

Добраться так далеко было непросто, поскольку было загрязнено более мелкими элементами, а затем неизбежным воздействием остановки в середине пандемии - как раз то, что угрожает эксперименту, зависящему от быстро разлагающегося материала.

"Это замечательное достижение, что мы смогли работать с этим небольшим количеством материала и заниматься неорганической химией", - говорит исследователь Ребекка Абергель.

"Это важно, потому что чем больше мы понимаем его химическое поведение, тем больше мы можем применить это понимание для разработки новых материалов или новых технологий, не обязательно только с эйнштейнием, но и с остальными актинидами. И мы можем установить тенденции в периодической таблице".

Подвергнув исчезающую кучу хелатных атомов E-254 тестам на поглощение рентгеновских лучей и фотофизическим измерениям, были обнаружены важные детали о расстоянии связи элемента, а также продемонстрировано поведение излучения со смещением длины волны, которое не наблюдается у других актинидов.

Эйнштейний находится на грани того, чего мы можем достичь с помощью лабораторной химии. Хотя существуют более крупные элементы, их увеличивающийся обхват делает их недоступными для современных технологий, позволяющих создавать достаточно для анализа.

Но чем больше мы узнаем о тяжелых атомах, таких как эйнштейний, тем больше будет потенциал для поиска ступеней для создания гигантов, которые действительно лежат где-то за пределами карты.

"Подобно последним элементам, которые были обнаружены за последние 10 лет, таким как теннессин, в котором использовалась мишень из берклия, если бы вы смогли выделить достаточно чистого эйнштейния для создания мишени, вы могли бы начать искать другие элементы и приблизиться к (теоретическому) острову стабильности", - говорит Абергель.