新研究揭示了稀土元素的特性

科學(xué)家們揭示了 80 年前在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室首次發(fā)現(xiàn)的稀土元素的特性，為探索從醫(yī)學(xué)到太空旅行等現(xiàn)代技術(shù)中至關(guān)重要的元素開辟了新途徑。

钷于 1945 年在克林頓實(shí)驗(yàn)室(現(xiàn)為美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室)被發(fā)現(xiàn)，目前仍在橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以極少量生產(chǎn)。盡管這種稀土元素用于醫(yī)學(xué)研究和長(zhǎng)壽命核電池，但其某些特性仍不為人所知。钷以神話中的泰坦命名，泰坦為人類帶來了火種，其名字象征著人類的奮斗。

“整個(gè)想法是探索這種非常稀有的元素以獲得新知識(shí)，”共同領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家亞歷克斯·伊萬諾夫說。 “一旦我們意識(shí)到它是在這個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室和我們工作的地方發(fā)現(xiàn)的，我們就感到有義務(wù)進(jìn)行這項(xiàng)研究以維護(hù)橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的遺產(chǎn)。”

ORNL 領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)制備了钷的化學(xué)復(fù)合物，首次實(shí)現(xiàn)了在溶液中表征钷。因此，他們通過一系列細(xì)致的實(shí)驗(yàn)揭開了這種原子序數(shù)為 61 的極為稀有的鑭系元素的秘密。

他們的研究成果發(fā)表在《自然》雜志上，標(biāo)志著稀土研究取得了重大進(jìn)展，并有可能改寫化學(xué)教科書。

“由于钷沒有穩(wěn)定的同位素，它是最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的鑭系元素，也是最難研究的，”該研究的共同領(lǐng)導(dǎo)者、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的伊利亞·波波夫斯(Ilja Popovs)說。大多數(shù)稀土元素都是鑭系元素，即元素周期表中第 57 號(hào)(鑭)到 71 號(hào)(镥)的元素。它們具有相似的化學(xué)性質(zhì)，但尺寸不同。

其余 14 種鑭系元素已被充分了解。它們是具有實(shí)用特性的金屬，在許多現(xiàn)代技術(shù)中都不可或缺。它們是激光器、風(fēng)力渦輪機(jī)和電動(dòng)汽車中的永磁體、X 射線屏幕甚至抗癌藥物等應(yīng)用的主力。

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