Strahlungsglühen von 300 Mikrogramm Einsteinium (Haire, R.G./US-Energieministerium/PD) 
An den Rändern der Karte der bekannten Elemente lauern Drachen – Atomriesen, die so zierlich und so selten sind, dass sie sich kaum erforschen lassen.
Ein solcher Gigant hat endlich zumindest einige seiner Geheimnisse preisgegeben, und die Chemiker haben es geschafft, gerade genug davon zu sammeln Einsteinium um wichtige Details über die Chemie und die Fähigkeit des mysteriösen Elements, Bindungen zu bilden, zu erläutern.
Fast 70 Jahre lang hat sich die Untersuchung von Einsteiniumisotopen als frustrierend schwierig erwiesen. Entweder sind sie viel zu schwer herzustellen, oder sie haben eine Halbwertszeit von weniger als einem Jahr, und das kleine bisschen, das entsteht, beginnt bei Flut wie eine Sandburg auseinanderzufallen.
Es wird angenommen, dass das Verhalten des Elements den Mustern seiner weniger robusten Kollegen in der folgt Aktinidenreihe . So viel ist klar. Aber aufgrund seiner schieren Größe erschweren seltsame relativistische Effekte die Vorhersage, wie es in bestimmten chemischen Prozessen reagieren wird.
Normalerweise lässt sich eine solche Verwirrung leicht durch die Durchführung einer Reihe von Experimenten beseitigen.
Das Lawrence Berkeley National Laboratory des US-Energieministeriums hat endlich genug Material zusammengetragen, um genau das zu tun.
Informeller bezeichnet als die Berkeley-Labor Das berühmte Institut ist bereits für die Entdeckung eines bedeutenden Teils der Obergrenzen des Periodensystems der Elemente verantwortlich.
Ein Dutzend davon waren das Werk von Kernphysikern Albert Ghiorso , ein lebenslanger Berkeley-Forscher, der in seiner frühen Karriere im Rahmen des Manhattan-Projekts Strahlungsdetektoren entwickelte.
In den frühen 1950er Jahren entdeckte Ghiorso schwache Spuren von zwei noch nicht identifizierten radioaktiven Elementen im Flugstaub, der von Flugzeugen gesammelt wurde, die nach der Katastrophe flogen erster groß angelegter Test eines thermonuklearen Geräts.
Eines dieser Elemente wurde später synchronisiert Einsteinium , benannt nach niemand geringerem als dem berühmten deutschstämmigen Theoretiker selbst.
Mit einer Atommasse von 252 und satten 99 Protonen ist es kein Leichtgewicht. Wie bei allen transuranischen Elementen – Elemente, die schwerer als Uran sind – erfordert die Herstellung von Einsteinium einiges an physikalischer Physik.
Es gibt keine geeignete Quelle oder Vorräte, auf die man zugreifen könnte. Um eine Charge zuzubereiten, muss man kleinere Verwandte wie Curium mit einer Menge Neutronen in einem Kernreaktor beschießen und dann viel Geduld aufbringen.
Frühe Bemühungen In den 1960ern Es wird gerade so viel produziert, dass man es mit bloßem Auge sehen kann, und wiegt nur winzige 10 Nanogramm. Spätere Versuche liefen etwas besser, führten jedoch meist zu unreinen Chargen.
Diesmal kamen die Forscher auf rund 200 Nanogramm des Einsteinium-Isotops E-254, eingebettet in einen Komplex mit einem kohlenstoffbasierten Molekül namens Hydroxypyridinon .
Es war nicht einfach, so weit zu kommen, da es durch die Kontamination kleinerer Elemente und die unvermeidlichen Auswirkungen mittlerer Temperaturen getrübt wurde. Pandemie Abschaltung – genau das Richtige, um ein Experiment zu gefährden, das auf einem schnell zerfallenden Material basiert.
„Es ist eine bemerkenswerte Leistung, dass wir mit dieser kleinen Materialmenge arbeiten und anorganische Chemie betreiben konnten“, sagt Forscherin Rebecca Abergel.
„Das ist wichtig, denn je mehr wir über sein chemisches Verhalten verstehen, desto besser können wir dieses Verständnis auf die Entwicklung neuer Materialien oder neuer Technologien anwenden, nicht unbedingt nur bei Einsteinium, sondern auch bei den übrigen Aktiniden.“ Und wir können Trends im Periodensystem feststellen.“
Die Unterwerfung ihres verschwindenden Haufens chelatisierter E-254-Atome durch Röntgenabsorptionstests und photophysikalische Messungen ergab wichtige Details über den Bindungsabstand des Elements und zeigte gleichzeitig wellenlängenverschiebendes Emissionsverhalten, das bei anderen Aktiniden nicht zu beobachten war.
Einsteinium steht am Rande dessen, was wir mit Laborchemie erreichen können. Während größere Elemente existieren Aufgrund ihres zunehmenden Umfangs sind sie jedoch außerhalb der Reichweite der Möglichkeiten der aktuellen Technologie, genug für die Analyse zu erzeugen.
Aber je mehr wir über schwere Atome wie Einsteinium erfahren, desto größer ist das Potenzial, Sprungbretter für den Bau von Riesen zu finden, die wirklich irgendwo abseits der Landkarte liegen.
„Ähnlich wie bei den neuesten Elementen, die in den letzten 10 Jahren entdeckt wurden, wie Tennessee, bei dem ein Berkelium-Target verwendet wurde, könnte man, wenn man in der Lage wäre, genug reines Einsteinium zu isolieren, um ein Target herzustellen, nach anderen Elementen suchen und näher herankommen.“ zur (theoretischen) Insel der Stabilität“, sagt Abergel.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Natur .