科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)一種含有锫（Berkelium）的有機(jī)金屬分子——“锫茂”（Berkelocene），為深入理解物質(zhì)構(gòu)成的基本原則開辟了新途徑。相關(guān)研究論文發(fā)表于新一期《科學(xué)》雜志。

有機(jī)金屬分子通常由碳基骨架包圍的金屬離子組成，這種結(jié)構(gòu)在元素周期表中靠前的鈾（原子序數(shù)為92）等錒系元素中較為常見，但在靠后的锫（原子序數(shù)為97）等錒系元素中卻很罕見。

锫是元素周期表f區(qū)的15種錒系元素之一，1949年在伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首次發(fā)現(xiàn)。多年來，該實(shí)驗(yàn)室重元素化學(xué)小組一直致力于制備錒系元素的有機(jī)金屬化合物。這些分子通常具有極高的對(duì)稱性，并能與碳形成多個(gè)共價(jià)鍵，可用于觀察錒系物質(zhì)的獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)，并揭示物質(zhì)的基本組成邏輯。但研究锫并非易事，因?yàn)樗哂袠O強(qiáng)的放射性，且產(chǎn)量極低。更困難的是，其有機(jī)金屬分子對(duì)空氣極為敏感，容易發(fā)生自燃。

為攻克這些難題，研究團(tuán)隊(duì)定制了工具箱，并利用美國(guó)國(guó)家同位素開發(fā)中心提供的锫-249，實(shí)現(xiàn)了高放射性同位素的無空氣合成。

單晶X射線衍射實(shí)驗(yàn)提供的結(jié)果表明，合成出的物質(zhì)結(jié)構(gòu)具有高度對(duì)稱性，其中锫原子穩(wěn)居兩個(gè)8元碳環(huán)之間。由于其結(jié)構(gòu)類似鈾有機(jī)金屬配合物“鈾茂”，團(tuán)隊(duì)將其命名為“锫茂”。電子結(jié)構(gòu)計(jì)算表明，位于“锫茂”結(jié)構(gòu)中心的锫原子呈現(xiàn)四價(jià)氧化態(tài)（即帶4個(gè)正電荷），該氧化態(tài)由锫—碳鍵維持。

團(tuán)隊(duì)表示，還需要更準(zhǔn)確的模型來揭示錒系元素間的行為差異，以解決與核廢物長(zhǎng)期儲(chǔ)存和修復(fù)等相關(guān)的問題。