Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (город в округе Аламида, штат Калифорния, США) совершили революционный прорыв, впервые синтезировав и детально исследовав органометаллическую молекулу, содержащую тяжелый радиоактивный элемент — беркелий.
Полученное соединение, получившее название беркелоцен, открывает новые горизонты в понимании химических свойств актинидов и может оказать значительное влияние на разработку эффективных стратегий хранения и переработки ядерных отходов. Результаты этого новаторского исследования опубликованы в научном журнале Science.
Органометаллические соединения, в которых ион металла находится в окружении органических углеродных лигандов, хорошо изучены для легких актинидов, таких как уран (элемент № 92). Однако, для более тяжелых представителей этого семейства, включая беркелий (элемент № 97), такие соединения оставались практически недостижимыми.
«Это первый случай, когда удалось получить доказательства существования химической связи между беркелием и углеродом», – подчеркнул Стефан Минасян, ведущий научный сотрудник отдела химических наук Berkeley Lab и один из четырех ключевых авторов исследования.
Беркелий, открытый в 1949 году в стенах лаборатории в Беркли легендарным ученым-химиком Гленном Сиборгом, удостоенным Нобелевской премии в 1951 году, представляет собой сложный объект для изучения из-за его высокой радиоактивности и крайне ограниченной доступности. В мировом масштабе ежегодно производится всего несколько миллиграммов этого элемента.
Для преодоления этих трудностей исследовательская группа под руководством Минасяна, в сотрудничестве с Полли Арнольд и Ребеккой Абергель, разработала специализированные герметичные боксы, позволяющие проводить синтез в строго контролируемых условиях, исключающих контакт с воздухом и влагой. В ходе эксперимента было использовано всего 0,3 миллиграмма изотопа беркелий-249, предоставленного Национальным центром разработки изотопов США, передает «Газета.Ру».
С применением метода рентгеновской кристаллографии ученым удалось установить структуру полученной молекулы: ион Bk(IV) оказался симметрично расположенным между двумя углеродными кольцами. Название «беркелоцен» было выбрано по аналогии с «ураноценом» — первым органометаллическим соединением урана, синтезированным в 1960-х годах.
Детальный теоретический анализ, выполненный Йохеном Аутшбахом из Университета Буффало, показал, что центральный атом беркелия обладает стабильной степенью окисления +4. Этот факт стал неожиданностью для ученых, поскольку ранее предполагалось, что беркелий будет проявлять химическое поведение, аналогичное лантаноиду тербию.
Полученные результаты значительно расширяют понимание свойств актинидов и их положения в периодической таблице, что, в свою очередь, может способствовать разработке более эффективных технологий хранения и переработки радиоактивных отходов, представляющих собой серьезную проблему для современной ядерной энергетики.
Ранее сообщалось, что новый изотоп для лечения рака щитовидной железы представили иранские ученые.