橡树岭国家实验室（ORNL）的研究者成功制备出了一种半衰期为2.62年的同位素钷-147（147Pm）。其在能大量生产的同时还具有较高的纯度，同时理化化学性质能被详尽检测。这一里程碑式的成果已被《自然》杂志报导，象征着稀土研究领域的显著进步，并有可能对化学教科书的内容产生深远影响。
同位素钷图片（图片来源：ORNL）
据开云app体育下载 了解，钷（Promethium，Pm）是一种具有放射性的镧系稀土元素，原子序数为61，已知有17种同位素和4种同质异能素。然而，由于钷的同位素具有不稳定性，其生产一直是个挑战，此前仅能获取微量的合成钷。
为了突破钷的生产限制，并拓展其潜在的应用领域，橡树岭国家实验室的科研团队充分发挥了研究堆、热室以及超级计算机等先进设备的优势，并结合了来自不同领域的18位科学家的丰富知识和技能，对所制备的钷络合物进行了详细研究。
ORNL研究员将放射性钷与称为二甘醇酰胺配体的特殊有机分子结合或螯合，然后使用X射线光谱学确定了复合物的性质，包括钷与相邻原子的化学键的长度。在这项研究中，研究员生产了高纯度、高化学稳定性和大量的同位素钷-147。
钷元素图片
在研究过程中，ORNL的研究员揭示了整个镧系元素系列（原子序数从57到71）在溶液中展现出的独特收缩特性。他们发现，随着原子序数的增加，镧系元素的离子半径逐渐减小。这种收缩现象赋予了这些元素独特的化学和电子特性，因为相同的电荷被限制在了一个更小的空间内。此外，他们还捕获到了一个清晰的钷信号，这有助于他们更准确地描绘出整个镧系元素系列的趋势形态。有研究者指出，这种化学键的收缩在镧系元素系列中呈现加速趋势，但在钷之后，这种趋势明显放缓。这一发现对于理解这些元素的化学键性质及其在元素周期表上的结构变化具有重要意义。
镧系元素在工业和科研领域具有广泛的应用前景，如作为催化剂、玻璃抛光材料和脱色剂，以及制造耐辐射玻璃和激光玻璃等。其中，钷作为一种特殊的镧系元素，可作为同位素热源和钷电池的原料。钷热源能为真空探测和人造卫星提供稳定的辅助能量；钷电池则因其小巧的体积，被广泛应用于导弹制导仪器、便携式X-射线仪、荧光粉制备、厚度测量以及航标灯等领域。
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