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概念(nian)图展示了被有(you)机(ji)配体包围的(de)稀土元(yuan)素钷(po)。ORNL科学家(jia)发(fa)现了钷(po)的(de)隐藏特性，为研究(jiu)其他镧系元(yuan)素开辟了道路。
　　图片来源(yuan)：橡树岭国家(jia)实验室

据22日《自然(ran)》杂志报(bao)道，美国橡(xiang)树(shu)岭国家(jia)实验室（ORNL）的科学(xue)家(jia)首次揭示(shi)了钷的一(yi)种性质(zhi)。约(yue)80年(nian)前，这一(yi)稀(xi)土(tu)元(yuan)素(su)也是(shi)由该(gai)实验室科学(xue)家(jia)发(fa)现。尽管钷被用于医学(xue)研究(jiu)和长寿(shou)命核电(dian)池，但它的一(yi)些特性仍难以(yi)捉摸。最(zui)新发(fa)现标(biao)志着稀(xi)土(tu)研究(jiu)取得重大(da)进(jin)展，并可(ke)能(neng)改写(xie)化学(xue)教科书，为探索(suo)现代技术中的关(guan)键元(yuan)素(su)开辟了新途径。

ORNL研(yan)究团队制备了(le)一种钷的(de)化学络合物，首次在溶液中对其(qi)进行表征(zheng)。他们(men)通(tong)过一系列详细(xi)实验，揭开了(le)这种原(yuan)子序数为(wei)61的(de)极(ji)其(qi)稀(xi)有的(de)镧(lan)系元素的(de)秘(mi)密。

研究人员解(jie)释(shi)说(shuo)，稀土(tu)元(yuan)(yuan)素中大部分都是镧(lan)系元(yuan)(yuan)素，从周(zhou)期表(biao)中第57号元(yuan)(yuan)素镧(lan)到第71号元(yuan)(yuan)素镥，镧(lan)系元(yuan)(yuan)素共有(you)15种。其中的(de)钷(po)非常(chang)稀有(you)，就算找遍地(di)球每个角落，自(zi)然存在于地(di)壳中的(de)钷(po)也只有(you)一磅(bang)左(zuo)右。与(yu)其他稀土(tu)元(yuan)(yuan)素不(bu)同的(de)是，钷(po)没有(you)稳(wen)定的(de)同位素，它(ta)是最(zui)后一个被发现的(de)镧(lan)系元(yuan)(yuan)素，也是最(zui)难研究的(de)。

研究团队将放射(she)性(xing)钷与一种称为二(er)甘醇(chun)酰胺的特殊有机(ji)配体分(fen)子(zi)结合(he)在一起，然后用(yong)X射(she)线光(guang)谱(pu)学(xue)确(que)定了该(gai)络合(he)物的性(xing)质(zhi)，包括与邻近原子(zi)钚的化学(xue)键(jian)长度。

在实(shi)验中，研(yan)究(jiu)团(tuan)队造出了半衰(shuai)期为2.62年的同位素钷-147。其(qi)(qi)数量充足，纯度足够高(gao)，可(ke)用于研(yan)究(jiu)其(qi)(qi)化学性质。

利用(yong)研究反应堆、热室(shi)和超(chao)级计算机，团队首次展(zhan)示了(le)(le)整个镧(lan)(lan)系元素（包括钷(po)）在溶液中(zhong)收缩的特征。镧(lan)(lan)系收缩是指随着原子(zi)序数增加，镧(lan)(lan)系元素的原子(zi)半径(jing)逐(zhu)渐缩小(xiao)(xiao)的现象。由于相(xiang)同的电荷被(bei)限制在缩小(xiao)(xiao)的空间中(zhong)，从而产生(sheng)了(le)(le)独特的化学和电子(zi)性质。团队得到了(le)(le)清晰的钷(po)信号，使他们能够更好(hao)地确定(ding)整个系列(lie)的趋势形状。

他们(men)发现，这种收缩沿着原子(zi)序(xu)列加(jia)速，但在钷之后(hou)，收缩速度相当慢。这是了解化(hua)学元素(su)的(de)(de)化(hua)学键(jian)性质及(ji)其沿元素(su)周期表结构(gou)变化(hua)的(de)(de)一个(ge)重要(yao)里程碑(bei)。

镧系(xi)元(yuan)素和(he)(he)锕(a)系(xi)元(yuan)素在(zai)癌症诊(zhen)断与治疗、可(ke)再生能(neng)源技(ji)术和(he)(he)用(yong)于深空探索(suo)的核电池中具有广泛应用(yong)。