劳伦斯·伯克利国家实验室 伯克利实验室的科学家詹妮弗·威克(左)、莱蒂西亚·阿恩多-桑切斯、科瑞·卡特、凯瑟琳·希尔在丽贝卡·阿贝尔格尔的化学实验室工作
学分:玛丽莲·萨金特/伯克利实验室 自从1952年在美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)从第一颗氢弹的碎片中发现99号元素——爱因斯坦——以来，科学家们很少用它做实验，因为它很难制造，而且具有极强的放射性
伯克利实验室的一组化学家克服了这些障碍，报告了第一项表征其某些性质的研究，为更好地理解锕系剩余的超铀元素打开了大门
发表在《自然》杂志上的这项研究名为“爱因斯坦复合物的结构和光谱特征”，由伯克利实验室的科学家丽贝卡·阿贝尔格尔和洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家斯托什·科齐莫尔共同领导，其中包括来自加州大学伯克利分校和乔治城大学的科学家，他们中的一些人是研究生和博士后
用不到250毫微克的元素，研究小组测量了第一个爱因斯坦键距离，这是一种元素与其他原子和分子相互作用的基本属性
“对爱因斯坦的了解不多，”阿贝尔格尔说，他是伯克利实验室重元素化学小组的负责人，也是加州大学伯克利分校核工程系的助理教授
“这是一项了不起的成就，我们能够用这么少量的材料来做无机化学
这很有意义，因为我们对它的化学行为了解得越多，我们就越能把这种了解应用到新材料或新技术的开发中，不一定只应用于爱因斯坦，也可以应用于其他锕系元素
我们可以建立元素周期表的趋势
" 短命难做 阿贝尔格尔和她的团队使用几十年前爱因斯坦被首次发现时没有的实验设备——伯克利实验室的分子铸造厂和斯坦福国家加速器实验室的同步辐射光源(SSRL)，这两个实验室都是美国能源部科学办公室的用户设备——来进行发光光谱和x光吸收光谱实验
但是首先，获得可用形式的样本几乎是成功的一半
“这整份报纸是一连串不幸的事件，”她挖苦地说
这种材料是在橡树岭国家实验室的高通量同位素反应堆制造的，这是世界上仅有的几个能够制造爱因斯坦的地方之一，爱因斯坦就是用中子轰击锔靶来引发一系列核反应
他们遇到的第一个问题是样品被大量的锎污染了，因为制造可用数量的纯爱因斯坦是非常困难的
因此，他们不得不放弃使用x光结晶学的最初计划——x光结晶学被认为是获得高放射性分子结构信息的金标准，但需要纯金属样本——而是想出了一种制作样本和利用特定元素研究技术的新方法
洛斯阿拉莫斯的研究人员在这一步骤中提供了关键的帮助，他们设计了一个独特的样品架，以应对爱因斯坦的内在挑战
然后，与放射性衰变竞争是另一个挑战
伯克利实验室的团队用爱因斯坦-254进行实验，爱因斯坦-254是这种元素的一种更稳定的同位素
它的半衰期为276天，这是一半物质衰变的时间
尽管该团队能够在冠状病毒大流行之前进行许多实验，但他们有后续实验的计划，这些实验由于大流行相关的关闭而中断
去年夏天，当他们能够回到实验室时，大部分样本已经不见了
焊接距离及以上 尽管如此，研究人员还是能够测量出与爱因斯坦的键距离，并发现了一些不同于锕系元素的物理化学行为，锕系元素是元素周期表的最后一行
“确定键的距离听起来可能不有趣，但这是你想知道的关于金属如何与其他分子结合的第一件事
这种元素与其他原子和分子会有什么样的化学相互作用？”阿贝尔格尔说
一旦科学家们有了包含爱因斯坦的分子的原子排列图，他们就可以试图找到有趣的化学性质，并提高对周期趋势的理解
“通过获得这些数据，我们对整个锕系元素的行为有了更好、更广泛的了解
在这个系列中，我们有用于核能生产或放射性药物的元素或同位素，”她说
诱人的是，这项研究也提供了探索元素周期表边缘之外的东西的可能性，并可能发现一种新元素
“我们真的开始更好地理解元素周期表末尾发生的事情了，接下来，你也可以设想一个爱因斯坦目标来发现新元素，”阿贝尔格尔说
“类似于过去10年发现的最新元素，比如使用伯克里姆靶的tennessine，如果你能够分离出足够纯的爱因斯坦来制造靶，你可以开始寻找其他元素，并更接近(理论化的)稳定岛，”核物理学家预测同位素的半衰期可能为几分钟甚至几天，而不是超重元素中常见的微秒或更短的半衰期
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