Desde que el elemento 99 - einstenio - fue descubierto en 1952 en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Laboratorio de Berkeley a partir de los escombros de la primera bomba de hidrógeno, los científicos han realizado muy pocos experimentos con él porque es muy difícil decrear y es excepcionalmente radiactivo. Un equipo de químicos de Berkeley Lab ha superado estos obstáculos para informar del primer estudio que caracteriza algunas de sus propiedades, lo que abre la puerta a una mejor comprensión de los elementos transuránicos restantes de la serie de actínidos.
Publicado en la revista Naturaleza , el estudio, "Caracterización estructural y espectroscópica de un complejo de einsteinio", fue codirigido por la científica del Laboratorio de Berkeley Rebecca Abergel y la científica del Laboratorio Nacional de Los Alamos Stosh Kozimor, e incluyó a científicos de los dos laboratorios, UC Berkeley y la Universidad de Georgetown, varios de los cuales son estudiantes graduados y becarios postdoctorales. Con menos de 250 nanogramos del elemento, el equipo midió la primera distancia de enlace de einstenio, una propiedad básica de las interacciones de un elemento con otros átomos y moléculas.
"No se sabe mucho sobre el einstenio", dijo Abergel, quien dirige el grupo de Química de Elementos Pesados de Berkeley Lab y es profesor asistente en el departamento de Ingeniería Nuclear de UC Berkeley. "Es un logro notable que pudiéramos trabajar con esta pequeña cantidad dematerial y química inorgánica. Es importante porque cuanto más entendemos sobre su comportamiento químico, más podemos aplicar este conocimiento para el desarrollo de nuevos materiales o nuevas tecnologías, no necesariamente solo con einstenio, sino también con el resto de actínidos.Y podemos establecer tendencias en la tabla periódica ".
de corta duración y difícil de hacer
Abergel y su equipo utilizaron instalaciones experimentales que no estaban disponibles hace décadas cuando se descubrió el einstenio por primera vez: la fundición molecular en el laboratorio de Berkeley y la fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford SSRL en el laboratorio del acelerador nacional SLAC, ambas instalaciones para usuarios de la oficina de ciencia del DOE, para realizar la luminiscenciaexperimentos de espectroscopia y espectroscopia de absorción de rayos X.
Pero primero, obtener la muestra en una forma utilizable fue casi la mitad de la batalla. "Todo este artículo es una larga serie de eventos desafortunados", dijo con ironía.
El material se fabricó en el reactor de isótopos de alto flujo del Laboratorio Nacional Oak Ridge, uno de los pocos lugares en el mundo que es capaz de producir einstenio, que implica bombardear objetivos de curio con neutrones para desencadenar una larga cadena de reacciones nucleares. El primeroEl problema que encontraron fue que la muestra estaba contaminada con una cantidad significativa de californio, ya que hacer einstenio puro en una cantidad utilizable es un desafío extraordinario.
Así que tuvieron que desechar su plan original para utilizar la cristalografía de rayos X, que se considera el estándar de oro para obtener información estructural en moléculas altamente radiactivas, pero requiere una muestra pura de metal, y en su lugar idearon una nueva forma dehacer muestras y aprovechar las técnicas de investigación de elementos específicos. Los investigadores de Los Alamos brindaron una asistencia fundamental en este paso al diseñar un portamuestras especialmente adecuado para los desafíos intrínsecos al einstenio.
Entonces, lidiar con la desintegración radiactiva fue otro desafío. El equipo del Berkeley Lab realizó sus experimentos con einstenio-254, uno de los isótopos más estables del elemento. Tiene una vida media de 276 días, que es el tiempo de la mitaddel material a descomponerse. Aunque el equipo pudo realizar muchos de los experimentos antes de la pandemia de coronavirus, tenían planes para experimentos de seguimiento que se interrumpieron gracias a los cierres relacionados con la pandemia. Para cuando pudieron volver asu laboratorio el verano pasado, la mayor parte de la muestra había desaparecido.
distancia de enlace y más allá
Aún así, los investigadores pudieron medir una distancia de enlace con el einstenio y también descubrieron un comportamiento físico-químico que era diferente de lo que se esperaría de la serie de actínidos, que son los elementos en la fila inferior de la tabla periódica.
"Determinar la distancia de enlace puede no parecer interesante, pero es lo primero que le gustaría saber acerca de cómo un metal se une a otras moléculas. ¿Qué tipo de interacción química va a tener este elemento con otros átomos y moléculas?" Abergeldijo.
Una vez que los científicos tienen esta imagen de la disposición atómica de una molécula que incorpora einstenio, pueden intentar encontrar propiedades químicas interesantes y mejorar la comprensión de las tendencias periódicas. "Al obtener esta pieza de datos, obtenemos una mejor y más amplia comprensión de cómose comporta toda la serie de actínidos. Y en esa serie, tenemos elementos o isótopos que son útiles para la producción de energía nuclear o radiofármacos ", dijo.
Curiosamente, esta investigación también ofrece la posibilidad de explorar lo que está más allá del borde de la tabla periódica, y posiblemente descubrir un nuevo elemento. "Realmente estamos empezando a comprender un poco mejor lo que sucede hacia el final de la tabla periódica,y lo siguiente es que también podría imaginarse un objetivo de einstenio para descubrir nuevos elementos ", dijo Abergel." Similar a los elementos más recientes que se descubrieron en los últimos 10 años, como tennessine, que utilizó un objetivo de berkelio, si tuviera queser capaz de aislar suficiente einstenio puro para hacer un objetivo, podría comenzar a buscar otros elementos y acercarse a la teorizada isla de estabilidad ", donde los físicos nucleares han predicho que los isótopos pueden tener vidas medias de minutos o incluso días, en cambiode las semividas de microsegundos o menos que son comunes en los elementos superpesados.
Los coautores del estudio fueron Korey Carter, Katherine Shield, Kurt Smith, Leticia Arnedo-Sanchez, Tracy Mattox, Liane Moreau y Corwin Booth de Berkeley Lab; Zachary Jones y Stosh Kozimor del Laboratorio Nacional de Los Alamos; y Jennifer Wacker y KarahKnope de la Universidad de Georgetown. La investigación fue apoyada por la Oficina de Ciencias del DOE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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