美科学家合成“锫茂” 有机金属分子研究获新突破

科学家们近日取得了一项突破性的发现，他们首次合成了含有罕见锫元素的有机金属分子——“锫茂”（Berkelocene）。这一成果由布法罗大学和美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究团队共同完成，相关研究论文已在最新一期的《科学》杂志上发表。

有机金属分子通常由金属离子被包裹在碳基框架中形成，这种现象在铀等早期锕系元素中较为常见，但在锫等后期锕系元素中则极为罕见。此次发现的“锫茂”分子，为科学家们提供了深入了解物质构成基本原则的新途径。

伯克利实验室的科学家Stefan Minasian作为通讯作者表示，这是首次获得锫与碳形成化学键的直接证据。这一发现不仅为理解锫在元素周期表中的化学行为提供了全新视角，同时也为探索其他锕系元素的性质开辟了新的研究方向。

布法罗大学化学系的杰出教授Jochen Autschbach也参与了这项研究，他指出，理论计算与实验结果共同证明了“锫茂”分子的存在，打破了学界对超钚元素理化特性的传统认知。这一发现有望推动相关领域的研究进一步发展。

锫元素是由著名核化学家格伦·西博格于1949年在伯克利实验室发现的，这也是他在超铀元素研究中的一项重要里程碑成就。锕系元素有机金属化合物通常具有更高的对称性和更强的共价键，因此成为研究锕系独特电子结构的理想模型。

然而，研究锫元素面临着多重挑战。由于锫的放射性极强，全球年产量仅为毫克级，且有机金属分子对空气敏感且易自燃，因此相关研究条件极为苛刻。伯克利实验室是全球少数具备相关研究条件的机构之一。

为了克服这些困难，研究团队采用了定制的新型手套箱，实现了高放射性同位素的无空气合成。他们利用仅0.3毫克的锫-249同位素，成功完成了单晶X射线衍射实验。实验结果显示，锫原子被夹在两个八元碳环之间，形成了对称结构。

研究者们还以铀的类似化合物“铀茂”为参照，将该分子命名为“锫茂”。传统周期律认为锫应与镧系元素铽性质相似，但此次研究发现四价态锫离子比预期更稳定。这一发现对于建立更精确的锕系元素行为模型具有重要意义，同时也为解决核废料长期存储与处理等重大问题提供了关键线索。