重元素和最先进的仪器帮助科学家绘制未知的路径

被称为锕系元素的重元素是医药、能源和国防的重要材料。欧洲杯足球竞彩但是,尽管50多年前伯克利实验室的科学家们就发现了第一批锕系元素,我们仍然对它们的化学性质知之甚少,因为每年只有少量的这种高放射性元素(或同位素)产生;它们是昂贵的;而且它们的放射性使它们难以安全处理和储存。

但这些阻碍锕系元素研究的巨大障碍可能有一天会成为过去。科学家在美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州大学伯克利分校的演示了一个世界领先的电子显微镜如何形象锕系元素样品小作为一个毫微克(1000000000克)——一个量好几个数量级小于所需的常规方法。

他们的发现最近被报道在自然通讯这对共同资深作者Rebecca Abergel来说尤其重要,她在螯合剂(金属结合分子)方面的工作已经导致了癌症治疗、医学成像和对抗核威胁的医学对策等方面的新进展。

阿伯格尔是伯克利实验室化学科学部重元素化学项目的负责人,也是加州大学伯克利分校核工程助理教授。欧洲杯线上买球

“锕系元素的化学键仍有许多未解之谜。有了这种最先进的仪器,我们终于能够探测锕系化合物的电子结构,这将使我们能够完善应用于医药、能源和安全领域的各种系统的分子设计原则。”作为说。

“我们证明,你可以用更少的材料——一纳克——来工作,而不必投资于专门的放射性材料仪器,就可以获得同样甚至更好的数据。”欧洲杯足球竞彩加州大学伯克利分校材料科学与工程教授、美国国家电子显微镜中心伯克利实验室分子铸造中心主任Andy Minor说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

允许研究人员使用一纳克的锕系元素样品将大大降低使用以前方法进行实验的高成本。例如,一克锕系元素锫的价格高达令人瞠目结结的2700万美元。Minor补充说,一纳克的锕系元素样品也可以减少辐射暴露和污染风险。

在分子铸造厂的原子分辨率电子显微镜TEAM 0.5(透射电子像差校正显微镜)上进行的一组实验中,研究人员对锫和锎的单个原子进行了成像,以证明用他们的方法可以减少多少锕系物质的需要。

在另一组使用EELS(电子能量损失谱)的实验中,研究人员惊奇地发现在锫中存在微弱的“旋轨道耦合”,这种现象可以影响金属原子与分子的结合方式。

这在以前从未被报道过,合著者Peter Ercius说,他是分子铸造厂的工作人员,负责监督TEAM 0.5显微镜。“这就像大海捞针。我们所看到的真是令人惊讶。”

联合首席作者Alexander Müller赞扬伯克利实验室跨学科的“团队科学”方法,将电子显微镜、重元素化学、核工程和材料科学领域的世界最好的专家聚集在一起欧洲杯线上买球进行这项研究。欧洲杯足球竞彩

“因为伯克利实验室吸引了来自各个科学领域的惊人的研究人员,这样的跨学科合作工作在这里很自然,”欧洲杯线上买球他说。“我个人认为这方面对这个项目非常有益。现在我们已经建立了这种方法,我们可以在锕系元素的研究中寻求许多新的方向。”Müller是伯克利实验室分子铸造和加州大学伯克利分校材料科学与工程系的博士后学者。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

他现在是国际管理咨询公司科尔尼(Kearney)在德国慕尼黑办公室的助理。

为研究制定的安全规程包括在专用实验室进行样品制备和对工作区域进行仔细调查。研究人员说,由于样品是用每一种同位素的极微量(1-10毫微克)制备的,因此对设备的污染危害也被降到最低。2020欧洲杯下注官网

研究人员希望将他们的方法应用于其他锕系元素的研究,包括锕、爱因斯坦和fermium。

“我们从这些微量的放射性元素中获得的信息越多,我们就越有能力开发用于放射癌症治疗和其他有用应用的新材料。”欧洲杯足球竞彩微小说。

论文的共同作者包括前伯克利实验室博士后学者Gauthier Deblonde(共同第一作者),现在是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究科学家,以及Steven Zeltmann,加州大学伯克利分校材料科学与工程系的研究生。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

分子铸造厂是美国能源部伯克利实验室科学办公室的用户设施。欧洲杯线上买球

锫-249和锎-249氯化物起始材料由科学办公室的同位素计划提供。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

这项工作得到了美国能源部科学办公室的支持。欧洲杯线上买球美国国家科学基金会提供了额外的资金。欧洲杯线上买球

劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)成立于1931年,其理念是团队能够最好地解决最大的科学挑战。该实验室及其科学家已获得14项诺贝尔奖。今天,伯克利实验室的研究人员开发可持续能源和环境解决方案,创造有用的新材料,推进计算的前沿,探索生命、物质和宇宙的奥秘。欧洲杯足球竞彩来自世界各地的科学家依靠该实验室的设施进行自己的科学探索。欧洲杯线上买球伯克利实验室是一个多项目国家实验室,由加州大学为美国能源部科学办公室管理。欧洲杯线上买球

能源部的科学办公室是美国物理科学欧洲杯线上买球基础研究的最大支持者,并正在努力解决我们这个时代的一些最紧迫的挑战。欲了解更多信息,请访问energy.gov/science。欧洲杯线上买球

来源:http://www.lbl.gov/

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