Почти 70 лет химики пытаются изучить изотопы эйнштейния. Но сделать это чрезвычайно трудно: период полураспада изотопа меньше года, и то, что находится в режиме создания, очень быстро приходит к разрушению. Ученые считают, что такое поведение элемента связано с паттернами его менее устойчивых аналогов, находящихся в одном ряду с актинидами. Но огромные размеры элемента, имеющего странные релятивистские эффекты, затрудняют прогнозирование реакции изотопа в определенных химических реакциях. В серии экспериментов ученые попытались устранить эту проблему.
В периодической таблице Менделеева присутствует как множество стабильных элементов, не способных к самопроизвольному распаду, так и большое число их короткоживущих собратьев, чья жизнь часто измеряется долями наносекунды. В их число входят как очень тяжелые элементы, такие как плутоний, так и относительно легкие вещества, такие как технеций и эйнштейний.
Американские ученые впервые за последние полвека получили значимые количества эйнштейния, крайне нестабильного 99 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).
Многие из подобных элементов не существуют в природе из-за крайне коротких сроков жизни. В частности, ученые узнали о существовании эйнштейния только в 1952 году, изучая последствия взрыва водородной бомбы. Проведенные тогда замеры указали, что период полураспада для самого доступного изотопа этого элемента, эйнштейния-253, составляет около 20 дней, а многие другие его вариации исчезают еще быстрее.
Дальнейшее изучение эйнштейния 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 ее коллегам удалось преодолеть обе эти проблемы, сфокусировав свои усилия на получении и изучении свойств более редкого и стабильного изотопа, эйнштейния-254.
Как отмечают исследователи, им удалось получить около 200 нанограмм эйнштейния-254, облучая мишень из кюрия, еще одного радиоактивного металла, при помощи пучка нейтронов. Взаимодействия между атомами и частицами приводят к формированию небольшого числа атомов эйнштейния, чье 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 ученые, говорит о том, что его электроны принципиально иначе взаимодействуют с ядром эйнштейния, что потенциально связано с большими размерами атома.
