5 февраля 2021

Изучены свойства эйнштейния

Википедия Препарат эйнштейния-253 Википедия

Американские учёные впервые за последние полвека получили значимые количества эйнштейния, крайне нестабильного 99-ого элемента таблицы Менделеева, что позволило им детально изучить его химические и физические свойства.

Об этом в среду сообщили в пресс-службе национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL) со ссылкой на статью в журнале "Nature".

"Мы почти ничего не знаем о свойствах эйнштейния. Получив данные о его химических и физических свойствах, мы приблизились к более полному пониманию того, как ведут себя все актиниды в целом. Это важно, учитывая то, что среди них есть элементы, более пригодные для практического применения и решения фундаментальных научных задач, чем эйнштейний",

- заявила доцент университета Калифорнии в Беркли (США) Ребекка Абергель (Rebecca Abergel), чьи слова приводит пресс-служба LBNL.

Элемент 99, названный впоследствии эйнштейнием, был открыт в 1952 году при изучении последствий взрыва водородной бомбы. Проведённые тогда замеры указали, что период полураспада для самого доступного изотопа этого элемента, эйнштейния-253, составляет около 20 дней, а многие другие его изотопы исчезают ещё быстрее.

В таблице изотопов, поддерживаемой МАГАТЭ, период полураспада эйнштейния-253 приводится как 20,47 суток. Всего в таблице приводятся данные по изотопам эйнштейния от 240 до 257 (у последнего период полураспада 7,7 суток).

В статье французских авторов "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" от 2003 года приводятся также данные по изотопу 258Es с периодом полураспада 3 минуты. 

Дальнейшее изучение эйнштейния, как отмечает Абергель, оказалось фактически невозможным из-за того, что значимые количества этого элемента крайне тяжело получить.

В частности, для производства всего одного миллиграмма эйнштейния-253 нужно непрерывно облучать ядерное топливо в сразу нескольких ядерных реакторах на протяжении целого года.

Помимо этого, изучению эйнштейния мешает его высокая радиоактивность - в металлической форме он светится и быстро разрушается под действием тепла и ионизирующего излучения.

Абергель и её коллегам удалось преодолеть обе эти проблемы, сфокусировав свои усилия на получении и изучении свойств более редкого и стабильного изотопа, эйнштейния-254.

По данным таблицы изотопов, поддерживаемой МАГАТЭ, период полураспада эйнштейния-254 составляет 275,7 суток. 

Как отмечают исследователи, им удалось получить около 200 нанограмм эйнштейния-254, облучая мишень из кюрия при помощи пучка нейтронов. Взаимодействия между атомами и частицами приводят к формированию небольшого числа атомов эйнштейния, чьё число крайне медленно растет с течением времени.

Используя это небольшое количество металла, физики соединили его с набором сложных органических молекул, окруживших каждый атом эйнштейния подобно шубе.

Это позволило исследователям впервые измерить длину химических связей, соединяющих эйнштейний с атомами кислорода в составе этих молекул, а также раскрыть набор странностей, отличающих этот металл от других актинидов.

В частности, его ионы совершенно иным образом реагировали на облучение светом, чем кюрий, америций и другие соседи эйнштейния по периодической таблице. Это, как объясняют учёные, говорит о том, что его электроны принципиально иначе взаимодействуют с ядром эйнштейния, что потенциально связано с большими размерами атома.

Как надеются Абергель и её коллеги, после завершения эпидемии им удастся возобновить опыты с эйнштейнием-254 и более детально изучить его химические и физические свойства, чему в прошлом году помешали меры по борьбе с COVID-19.

Эти данные критически важны для понимания того, можно ли использовать эйнштейний для создания ещё более тяжёлых элементов, чем оганесон (элемент 118), и поисков так называемого острова стабильности, набора сверхтяжёлых, но необычно стабильных изотопов.