|
Физики предсказывают открытие нового элемента Периодической таблицы в 2025 году
|
Физики-ядерщики обещают новую строку в таблице Менделеева.
В наступающем году ускорится гонка за открытие новых химических элементов, и в случае успеха в периодическую таблицу будет добавлена новая строка. Ядерный химик Джеклин Гейтс, возглавляющая группу тяжелых элементов в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли LBNL, поделилась с New Scientist оптимистичными планами.
«Самой большой проблемой будет терпение», — призналась она.
Для синтеза несуществующих в природе тяжелых элементов физики бомбардируют мишень из легкого элемента пучком ионов в надежде, что их ядра сольются.
Ранее в LBNL совершили настоящий прорыв, получив ливерморий (элемент 116) путем облучения плутония миллионами атомов титана в течение 22 дней.
Этот же подход будет применен для создания 120-го элемента — унбинилия. В качестве мишени возьмут калифорний, который производится на другом предприятии.
Сейчас Гейтс и ее коллеги переделывают установку, потому что калифорний гораздо радиоактивнее плутония. Эти коррективы обходятся дорого — математические модели предсказывают, что на получение всего одного атома унбинилия могут уйти сотни дней, а каждое изменение условий эксперимента вынуждает начинать его заново. Поэтому поиски нового элемента могут затянуться до 2026 или даже 2027 года, но команда надеется на удачу.
В числе претендентов на лидерство в гонке тяжелых элементов — Хиромицу Хаба и Кодзи Моримото из Института физико-химических исследований в Японии (RIKEN), которые намерены получить элемент 119, или унуненний, используя пучок ванадия (элемент 23) и мишень из кюрия (элемент 96). Поделиться подробностями они отказались.
Кроме того, в гонке участвовали физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне — нынешнего рекордсмена, впервые синтезировавшего оганесон в 2002 году. 118-й элемент встал в правый нижний угол таблицы Менделеева, поэтому с открытия 119-го или 120-го элемента начнется ее новая строка.
До февраля 2022 года ОИЯИ сотрудничал с Ок-Риджской национальной лабораторией (ORNL), которая должна была предоставить калифорниевую мишень для облучения. Результаты экспериментов в России были многообещающими, но неясно, возможно ли их продолжение, сообщил Кшиштоф Рыкачевский из ORNL.
«Конечно, мы первыми хотели бы открыть элемент 120. Но если его откроет кто-то другой, я думаю, это все равно будет очень здорово для этой области, я буду рада за любого», — подытожила Гейтс.
Американские физики намерены синтезировать новый элемент таблицы Менделеева в 2025 году
В наступающем году ускорится гонка за открытие новых химических элементов, и в случае успеха в периодическую таблицу будет добавлена новая строка. Ядерный химик Джеклин Гейтс, возглавляющая группу тяжелых элементов в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли LBNL, поделилась с New Scientist оптимистичными планами.
«Самой большой проблемой будет терпение», — призналась она.
Для синтеза несуществующих в природе тяжелых элементов физики бомбардируют мишень из легкого элемента пучком ионов в надежде, что их ядра сольются.
Ранее в LBNL совершили настоящий прорыв, получив ливерморий (элемент 116) путем облучения плутония миллионами атомов титана в течение 22 дней.
Этот же подход будет применен для создания 120-го элемента — унбинилия. В качестве мишени возьмут калифорний, который производится на другом предприятии.
Сейчас Гейтс и ее коллеги переделывают установку, потому что калифорний гораздо радиоактивнее плутония. Эти коррективы обходятся дорого — математические модели предсказывают, что на получение всего одного атома унбинилия могут уйти сотни дней, а каждое изменение условий эксперимента вынуждает начинать его заново. Поэтому поиски нового элемента могут затянуться до 2026 или даже 2027 года, но команда надеется на удачу.
В числе претендентов на лидерство в гонке тяжелых элементов — Хиромицу Хаба и Кодзи Моримото из Института физико-химических исследований в Японии (RIKEN), которые намерены получить элемент 119, или унуненний, используя пучок ванадия (элемент 23) и мишень из кюрия (элемент 96). Поделиться подробностями они отказались.
Кроме того, в гонке участвовали физики Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне — нынешнего рекордсмена, впервые синтезировавшего оганесон в 2002 году. 118-й элемент встал в правый нижний угол таблицы Менделеева, поэтому с открытия 119-го или 120-го элемента начнется ее новая строка.
До февраля 2022 года ОИЯИ сотрудничал с Ок-Риджской национальной лабораторией (ORNL), которая должна была предоставить калифорниевую мишень для облучения. Результаты экспериментов в России были многообещающими, но неясно, возможно ли их продолжение, сообщил Кшиштоф Рыкачевский из ORNL.
«Конечно, мы первыми хотели бы открыть элемент 120. Но если его откроет кто-то другой, я думаю, это все равно будет очень здорово для этой области, я буду рада за любого», — подытожила Гейтс.
Беркелоцен: новая металлоорганическая молекула меняет представления о таблице Менделеева
В металлоорганических молекулах ион металла окружен углеродной структурой. Молекулы металлов из группы ранних актиноидов, например, уран, уже достаточно хорошо исследованы, в то время как более тяжелые элементы, в том числе, берклий, ученым еще лишь предстоит изучить в полной мере. Команда специалистов под руководством Стефана Минасяна смогла доказать существование химической связи между атомами углерода и берклия, что позволяет взглянуть по-новому на поведение этого металла по сравнению с другими элементами таблицы Менделеева.
Берклий был открыт в 1949 году выдающимся химиком-ядерщиком Гленном Сиборгом в Лаборатории Беркли. Этот элемент стал одним из множества открытий этого выдающегося ученого, получившего за них Нобелевскую премию по химии в 1951 году. С тех пор ученые продолжают всесторонне изучать группу актиноидов, особенно в контексте создания новых моделей поведения этих элементов и разработки методов безопасного хранения ядерных отходов.
Изучать берклий крайне сложно в техническом отношении, так как этот элемент радиоактивен и синтезируется в крайне малых количествах. К тому же металлоорганические соединения, подобные беркелоцену, чрезвычайно чувствительны к воздуху и способны к самовоспламенению, что требует особых условий для работы с ними. Чтобы преодолеть эти препятствия, были разработаны специальные перчаточные боксы, которые позволяют проводить синтез в среде, полностью защищенной от воздуха.
Для экспериментов по рентгеновской дифракции на монокристаллах химики использовали всего 0,3 миллиграмма изотопа берклий-249, полученного из Национального центра разработки изотопов (Oak Ridge National Laboratory). Исследования показали, что молекула беркелоцена имеет симметричное строение: атом берклия заключен между двумя восьмичленными кольцами из атомов углерода, словно сэндвич. Такое же строение ранее было обнаружено у ураноцена — металлоорганического соединения урана, открытого в 1960-х годах.
Особенно удивительным стало электронное моделирование структуры, проведенное профессором Йохеном Аутчбахом из Университета Буффало. Оно показало, что берклий в беркелоцене находится в тетравалентном состоянии (+4), тогда как традиционная химия предполагала, что его поведение должно быть ближе к лантаноидам, например, к тербию. Однако оказалось, что ион берклия намного устойчивее в таком, что ставит под сомнение привычные представления ученых о свойствах f-элементов.
Открытие беркелоцена не только расширяет знания об актиноидах, но и позволяет создать новые модели, описывающих поведение таких элементов. Это, в свою очередь, имеет значительную практическую роль: понимание свойств актиноидов поможет решить актуальные проблемы, связанные с утилизацией и долговременным хранением радиоактивных отходов.
