6月 16, 2024

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ORNL は希少放射性元素を研究することでプロメチウムの特性を明らかにします

ORNL は希少放射性元素を研究することでプロメチウムの特性を明らかにします

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オークリッジ国立研究所の科学者たちがプロメチウムと呼ばれる極めて希少な放射性元素を発見してからほぼ 80 年後、同研究所のチームは、ORNL が次のように述べている主題に関する画期的な研究を発表しました。化学の教科書を書き直す」。

研究 Nature に掲載されました 5月22日は科学者たちがこの元素の重要な特性を初めて発見した日となるが、この研究はプロメチウム(周期表の61番)をはるかに超えた影響を与える可能性がある。

この研究で最も重要な発見の 1 つは、プロメチウムと周囲の原子の間の結合長であり、これまで知られていなかった測定により元素の特性の一部が明らかになりました。

地球上には常に約 1 ポンドのプロメチウムしか存在しません。 プロメチウムは主に研究で使用されますが、ペースメーカーや宇宙探査で使用される原子力電池にも使用されます。

新しい研究は、科学者がこれらの用途を拡大し、おそらくまだ比較的未開発の元素の新しい用途を発見するのに役立つ可能性があります。

ORNL は米国で唯一のプロメチウム 147 の生産者です。 そのユニークな機能は、世界で最も強力な研究用原子炉の 1 つである高流量同位体炉から得られます。 原子炉は、中性子の集束ビームを材料に照射して、独自の材料を作成します。

これらの物質の中には、NASA の宇宙ミッションで発電機用に製造されるプルトニウム 238 も含まれます。 原子炉の起動に使用されるカリフォルニア252もあります。

高磁束同位体炉は60年近く稼働しており、ウランより重い人工元素を製造できる世界でも数少ない施設の1つである。

プロメシュームはマンハッタン計画が終わるまでORNLの秘密のままだった

プロメチウムは、1945 年にチャールズ コレルとジェイコブ A. マリンスキー、ローレンス E. グレンデニン。

科学者らはこの新元素を、人間に火をもたらしオリンポスの神々に従わなかったギリシャ神話の火の神、タイタンのプロメテウスにちなんで命名した。 科学者たちは、第二次世界大戦が終わり、オークリッジの科学的使命がマンハッタン計画の枠を超えてから数年が経過するまで、プロメチウムの発見を秘密にしていた。

彼らのプロメチウムの発見は周期表の穴を埋めました。 ランタニドとして知られるグループの他のすべての元素は、すでに発見され、研究されています。

ランタニドは、No. 57 ランタンから No. 71 ルテチウムまでの 15 個の元素です。 これらは、スマートフォン、ラップトップ、車のバッテリー、レーザー、一部のがん治療などの現代技術に不可欠なレアアース元素です。

ORNLの研究は、研究が難しいプロメチウムを使用して効率を高めています

長年にわたり、ランタニドに関する研究にはプロメチウムが含まれていませんでした。その理由の 1 つは、ランタニドが非常に希少で不安定であるためです。

ORNL の研究者によって生成された同位体プロメチウム 147 の半減期はわずか 2.6 年です。 これは、科学者が実際に放射性物質を生成した時には、すでに別の元素への崩壊が始まっていたことを意味します。

「適切な量のプロメチウム、特に化学的に純粋な形で生産する準備を整えることは大きな課題です」と研究を共同主導した科学者のイリヤ・ポポフス氏はノックスニュースに語った。 「十分な量のプロメチウム同位体の生産と処理は非常に困難であり、確かに特別な施設と専門知識が必要です。」

科学者たちは、いくつかの世界有数の施設を使用してプロメチウムサンプルを分離し、精製するのに4か月かかりました。

ポポフ氏は、アレックス・イワノフ氏、サンタ・ヤンソン・ポポワ氏とともに、18人の著者からなるチームを率いてこの研究を行った。 同グループは、放射線から守るためにORNLの高フラックス同位体反応器とホットセルを使用した。 研究室のSummitスーパーコンピュータ(世界最速コンピュータ10台のうちの1つ)も研究に使用された。

新しいプロメチウムの発見はテクノロジーにも及ぶ

科学者たちは、ランタニドの収縮、つまり原子番号が増加するにつれて元素原子が小さくなり、その特性の変化につながる現象について新たな発見をしました。

研究チームは、プロメチウムの後、ランタニド鎖に沿って収縮が劇的に遅くなることを明らかにした。

この新しい発見は、現代のデバイスで元素を使用するために重要なプロセスであるランタニドの分離効率を向上させる可能性があります。

「ランタニドのより効率的な分離を可能にする新しくてより良い方法の発見は非常に重要であり、多くの科学者や研究グループがこの分野で研究を行っている」とポポフス氏は述べた。 「より良いプロセスを設計できるよう、追加情報を追加したいと考えています。」

ORNL には要素検出における伝統があります

ORNL はこの発見の功績が認められています 3つの要素[1945年にプロメチウム、2003年にモスコビウム、2010年にテネシン。モスコビウムとテネシンはロシアの研究所と提携して開発されました。新品として確認する 2015 年に国際純粋応用化学連合による。

全体として、研究室は発見において重要な役割を果たしました 9項目。 残りの 6 つは、ラザフォージウム、ドブニウム、シーボーギウム、フルリウム、リバモリウム、そして現在の周期表の最後の化学物質であるオガネソンです。

研究を主導した科学者の一人であるイワノフ氏にとって、科学革新のリーダーとして研究室の長い伝統を引き継ぐことは、研究の中で最もやりがいのある部分の一つだ。 UT-Battelle が運営する ORNL は、エネルギー省最大の科学技術研究所です。

ダニエル・ダッソーは、テクノロジーとエネルギーに焦点を当てた成長と開発の記者です。 電話番号 423-637-0878。 Eメール daniel.dassow@knoxnews.com

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