Znajdź zawartość

Naukowcom z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) udało się poznać ukryte dotychczas właściwości jednego z pierwiastków ziem rzadkich, prometu. Otwiera to drogę do jego szerszych zastosowań w wielu różnych dziedzinach, od medycyny po podróże kosmiczne. Odkryty przed 80 laty w ORNL lantanowiec jest wytwarzany w niewielkich ilościach i używany w badaniach medycznych czy bateriach atomowych. Wciąż jednak bardzo mało o nim wiemy. Trudno bowiem dowiedzieć się czegoś o pierwiastku, który nie posiada stabilnych izotopów, a jego ilość w całej skorupie ziemskiej w danym momencie nie przekracza pół kilograma. Badacze przygotowali kompleks prometu, dzięki któremu po raz pierwszy udało się zbadać właściwości tego pierwiastka w roztworze. Promet nie posiada stabilnych izotopów, był więc ostatnim z odkrytych lantanowców i najtrudniejszym do zbadania, mówi Ilja Popovs z ORNL. Lantanowce to pierwiastki o liczbach atomowych od 57 do 71. Liczba atomowa prometu to 61. Lantanowce mają podobne właściwości chemiczne, ale różnią się wielkością. Czternaście pozostałych, poza prometem, lantanowców dobrze znamy. To metale o interesujących właściwościach, które czynią je niezbędnymi w nowoczesnych technologiach. Używamy ich w laserach, magnesach stałych w turbinach wiatrowych, samochodach elektrycznych, urządzeniach emitujących promieniowanie rentgenowskie czy w terapii nowotworów. Opublikowano tysiące artykułów naukowych na temat chemii lantanowców. Jednak nie uwzględnia się w nich prometu. To widoczna luka w naszej wiedzy. Naukowcy muszą domyślać się większości jego właściwości. Teraz w końcu możemy niektóre z nich zbadać, mówi współautorka pracy, Santa Jansone-Popova. Na potrzeby badań uczeni wytworzyli niewielką ilość prometu-147, którego okres półtrwania wynosi 2,62 lat. Uzyskali wystarczającą ilość pierwiastka o odpowiedniej czystości, by badać jego właściwości. Zespół naukowcy przeprowadził pierwszą demonstrację zjawiska kontrakcji całej serii lantanowców w roztworze. Lantanowce mają podobną strukturę elektronową, przez co mają podobne właściwości fizyczne i chemiczne. Jednak ze wzrostem ładunku jądra dochodzi do zjawiska kontrakcji, czyli zmniejszania się promieni atomowych i jonowych, dzięki czemu zyskują unikatowe właściwości. Badacze z ORNL mogli teraz zbadać to zjawisko również dla prometu, by lepiej określić kształt trendu kontrakcji w całej serii lantanowców. Z naukowego punktu widzenia było to coś zadziwiającego. Od razu mnie to uderzyło, gdy uzyskaliśmy wszystkie dane. Kontrakcja wiązań chemicznych przyspiesza konsekwentnie, ale po promecie znacząco zwalnia. To bardzo ważny przyczynek do zrozumienia, w jaki sposób lantanowce tworzą wiązania chemiczne oraz opisania zmian strukturalnych w tablicy okresowej, dodaje Alex Ivanov. Odkrycie ułatwi, między innymi, oddzielanie pierwiastków od siebie. W nowoczesnych technologiach nie możemy użyć mieszaniny lantanowców. Najpierw trzeba oddzielić od siebie poszczególne pierwiastki. Dlatego kontrakcja jest tak ważna. Pozwala nam na rozdzielenie izotopów, co jest dość trudnym zadaniem, wyjaśniają naukowcy. Na potrzeby badań wykorzystano wiele nowoczesnych urządzeń, w tym superkomputer Summit, który posłużył do obliczeń z zakresu chemii kwantowej i dynamiki molekularnej. Summit to 9. najpotężniejszy superkomputer na świecie. ORNL posiada też maszynę Frontier, najpotężniejszy superkomputer świata. Autorzy badań nad prometem mają nadzieję, że w przyszłości będą mogli przeprowadzić swoje obliczenia właśnie na Frontier. « powrót do artykułu