Pengukuran einsteini awal mengungkapkan sifat yang tidak terduga

Botol kuarsa (diameter 9 mm) berisi ~ 300 mikrogram 253E padat. Pencahayaan yang dihasilkan adalah hasil dari radiasi intens 253E. Kredit: Haire, RG, Departemen Energi AS

Percobaan oleh ilmuwan Berkeley Lab pada elemen yang sangat radioaktif ini mengungkapkan beberapa sifat yang tidak terduga.

Sejak unsur 99, einsteinium, ditemukan pada tahun 1952 di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (Lab Berkeley) di Departemen Energi dari sisa-sisa bom hidrogen pertama, para ilmuwan telah melakukan sangat sedikit percobaan terhadapnya, karena sangat sulit untuk membuatnya. dan sangat radioaktif. Sebuah tim ahli kimia dari Berkeley Lab telah mengatasi kendala ini untuk melaporkan studi pertama yang mengkarakterisasi beberapa propertinya, membuka pintu untuk pemahaman yang lebih baik tentang elemen transuranik yang tersisa dalam deret aktinida.

Diterbitkan di majalah Alam, studi “Karakterisasi Struktural dan Spektroskopi dari Kompleks Einsteinium,” disutradarai bersama oleh ilmuwan Berkeley Lab Rebecca Abergel dan ilmuwan Laboratorium Nasional Los Alamos Stosh Kozimor, dan termasuk ilmuwan dari kedua laboratorium. UC Berkeley, dan Universitas Georgetown, beberapa di antaranya adalah mahasiswa pascasarjana dan mahasiswa pascadoktoral. Dengan kurang dari 250 nanogram elemen, tim mengukur jarak ikatan einsteinium pertama, properti dasar interaksi elemen dengan atom dan molekul lain.

Penelitian Berkeley Lab Einsteinium

Ilmuwan laboratorium Berkeley Jennifer Wacker (kiri), Leticia Arnedo-Sanchez, Korey Carter dan Katherine Shield bekerja di laboratorium kimia Rebecca Abergel. Kredit: Marilyn Sargent / Berkeley Lab

“Tidak banyak yang diketahui tentang einsteini,” kata Abergel, yang mengepalai kelompok kimia unsur-berat Berkeley Lab dan merupakan asisten profesor di departemen Teknik Nuklir UC Berkeley. “Sungguh sukses luar biasa kami dapat bekerja dengan sejumlah kecil bahan ini dan membuat kimia anorganik. Ini penting karena semakin kita memahami perilaku kimianya, semakin kita dapat menerapkan pemahaman ini pada pengembangan material baru atau teknologi baru, tidak harus hanya dengan einsteinium, tetapi juga dengan aktinida lain. Dan kami dapat mengatur tren di tabel periodik. “

Berusia pendek dan sulit dibuat

Abergel dan timnya menggunakan fasilitas eksperimental yang tidak tersedia beberapa dekade yang lalu ketika einsteinium pertama kali ditemukan: Molecular Foundry di Berkeley Lab dan Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) di SLAC National Accelerator Laboratory, keduanya merupakan fasilitas hubungan pengguna Kantor DOE Ilmu Pengetahuan, untuk melakukan spektroskopi pendaran dan percobaan spektroskopi serapan sinar-X.

Tapi pertama-tama, mendapatkan sampel dengan cara yang berguna hampir separuh pertempuran. “Keseluruhan dokumen ini adalah rangkaian panjang kejadian yang tidak menguntungkan,” ujarnya ironis.

Bahan itu dibuat di reaktor isotop aliran tinggi di Laboratorium Nasional Laboratorium Oak Ridge, salah satu dari sedikit tempat di dunia yang mampu membuat einsteini, yang terdiri dari membombardir target penyembuhan dengan neutron untuk menyebabkan rantai panjang reaksi nuklir. Masalah pertama yang mereka temukan adalah bahwa sampel terkontaminasi dengan sejumlah besar california, karena membuat einsteini murni dalam jumlah yang luar biasa sulit.

Kelompok Penelitian Berkeley Lab Einsteinium

Ilmuwan Berkeley Lab Leticia Arnedo-Sanchez (kiri), Katherine Shield, Korey Carter, dan Jennifer Wacker harus berhati-hati terhadap radioaktivitas dan virus corona untuk melakukan eksperimen dengan unsur langka, einsteinium. Kredit: Marilyn Sargent / Berkeley Lab

Oleh karena itu, mereka harus membatalkan rencana awal mereka untuk menggunakan kristalografi sinar-X, yang dianggap sebagai standar emas untuk informasi struktural pada molekul yang sangat radioaktif, tetapi memerlukan sampel logam murni, dan sebaliknya, mereka menemukan cara baru untuk mengambil sampel. dan memanfaatkannya. teknik pencarian item-spesifik. Peneliti Los Alamos memberikan bantuan penting dalam langkah ini dengan merancang pemegang sampel yang hanya sesuai dengan tantangan einsteini sendiri.

Kemudian, memerangi peluruhan radioaktif adalah tantangan lain. Tim Berkeley Lab melakukan percobaan dengan einsteinium-254, salah satu isotop paling stabil dari unsur tersebut. Ini memiliki waktu paruh 276 hari, yang merupakan waktu setengah dari material untuk membusuk. Meskipun tim mampu melakukan banyak eksperimen sebelum pandemi virus corona, mereka berencana untuk melakukan eksperimen lanjutan yang terhenti karena penghentian terkait pandemi. Saat mereka bisa kembali ke lab musim panas lalu, sebagian besar sampel sudah tidak ada lagi.

Menghubungkan jarak dan seterusnya

Namun, para peneliti mampu mengukur jarak ikatan dengan einsteinium dan juga menemukan perilaku kimia fisik yang berbeda dari yang diharapkan dari deret aktinida, yang merupakan elemen baris bawah einsteini, tabel periodik.

“Menentukan jarak pengikatan mungkin tidak terlihat menarik, tapi ini hal pertama yang ingin Anda ketahui tentang bagaimana logam mengikat molekul lain. Interaksi kimia seperti apa yang akan dimiliki elemen ini dengan atom dan molekul lain?” Kata Abergel.

Setelah para ilmuwan memiliki gambaran tentang susunan atom dari sebuah molekul yang menggabungkan einsteinium, mereka dapat mencoba menemukan sifat kimia yang menarik dan meningkatkan pemahaman mereka tentang tren periodik. “Dengan mendapatkan data ini, kami memperoleh pemahaman yang lebih baik dan lebih luas tentang bagaimana seluruh rangkaian aktinida berperilaku. Dan di seri ini, kita punya unsur atau isotop yang berguna untuk produksi energi nuklir atau radiofarmasi, ”ujarnya.

Menariknya, penelitian ini juga menawarkan kemungkinan untuk mengeksplorasi apa yang ada di luar tepi tabel periodik dan mungkin menemukan elemen baru. “Kami benar-benar mulai memahami sedikit lebih baik tentang apa yang terjadi di akhir tabel periodik, dan selanjutnya adalah, Anda juga dapat membayangkan tujuan einsteini untuk menemukan elemen baru,” kata Abergel. “Mirip dengan elemen terakhir yang ditemukan dalam sepuluh tahun terakhir, seperti tennessee, yang menggunakan target berkeli, jika Anda dapat mengisolasi cukup einsteini murni untuk melakukannya, Anda dapat mulai mencari elemen lain dan mendekat. Ke (berteori) pulau stabilitas ”, di mana fisikawan nuklir telah meramalkan bahwa isotop mungkin memiliki waktu paruh menit atau bahkan hari, bukan mikrodetik atau waktu paruh kurang yang umum pada unsur-unsur yang kelebihan berat badan.

Referensi: 3 Februari 2021, Alam.
DOI: 10.1038 / s41586-020-03179-3

Rekan penulis penelitian ini adalah Korey Carter, Katherine Shield, Kurt Smith, Leticia Arnedo-Sanchez, Tracy Mattox, Liane Moreau, dan Corwin Booth dari Berkeley Lab; Zachary Jones dan Stosh Kozimor dari Laboratorium Nasional Los Alamos; dan Jennifer Wacker dan Karah Knope dari Universitas Georgetown. Penelitian ini didukung oleh DOE Office of Science.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.