Благодаря серии химических и физических экспериментов, проведенных американскими учеными, удалось исследовать эйнштейн с беспрецедентно малым количеством вещества – менее 200 нанограммов этого радиоактивного металла. В ходе исследований специалисты выявили новые характеристики и уточнили уже известные свойства трансуранового элемента. Эти данные будут полезны при работе с другими актиноидами и помогут лучше понять ряд общих свойств элементов, расположенных в конце периодической таблицы.
Изучение трансурановых элементов, характеризующихся атомным номером, превышающим 92, представляет собой сложную задачу, поскольку большинство их изотопов нестабильны и имеют короткий период полураспада. Эйнштейний относится к числу таких элементов ( Es) — эйнштейний — химический элемент, обладающий самым высоким атомным номером (99) среди синтезированных в значительных количествах. Для его получения потребовались огромные затраты усилий. Несмотря на это достижение, многие его характеристики остаются недостаточно понятными.
Этот недостаток в знаниях был устранен американскими специалистами из Лос-Аламосской национальной лаборатории ( LANL), Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли ( LBNL) и Джорджтаунского университета (Georgetown University). Результаты своего исследования они опубликовали в рецензируемом журнале Nature. Использовался не чистый эйнштейн, а его изотоп Es-254 в соединении с хелатирующим лигандом гидроксипиридиноном (hydroxypyridinone).
Многие физические и химические свойства эйнштейния были установлены благодаря теоретическим расчетам и предыдущим экспериментам. Тем не менее, эти данные нуждаются в повторной проверке, поскольку новые исследования могут привести к неожиданным открытиям. Именно это и произошло в данном случае. Несмотря на то, что ученые не сделали революционных открытий, были выявлены некоторые особенности, как Es, так и остальных актиноидов получилось прояснить.
С помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии была уточнена длина химической связи эйнштейния в различных соединениях. Кроме того, фотофизические измерения показали голубой сдвиг, который не был зафиксирован в аналогичных экспериментах с более легкими актиноидами. Также получены значительные данные о структуре внешних электронных оболочек эйнштейния. Ученые заключают, что все эти новые сведения подчеркивают важность дальнейшего изучения необычного поведения актиноидов, особенно их недолговременных изотопов.
Определенную романтическую атмосферу этой научной работе создает обстановка, в которой она была проведена. Исследование эйнштейния — это, по сути, соревнование с естественными физико-химическими процессами, прежде всего с его распадом. Как пояснили авторы статьи изданию Sciencealert, в условиях пандемии, когда деятельность всех организаций была ограничена, выполнение всех необходимых процедур оказалось сложной задачей. Несмотря на то, что исследовался наиболее стабильный изотоп — Es-254 с периодом полураспада чуть более 275 дней, — существовала большая вероятность, что полученного в лаборатории металла просто не хватит для всех экспериментов.