Buzz
Promethium, nguyên tố hóa học, là một trong những yếu tố khó nghiên cứu nhất do sự phóng xạ cao và bất ổn.
Promethium, một nguyên tố hóa học của thời đại hạt nhân
Với số nguyên tử là 61, Promethium tồn tại với số lượng rất ít trên Trái Đất.
Promethium được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1945 tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, Tennessee, trong Dự án Manhattan.
Hành trình khám phá Promethium kéo dài và đầy thử thách, với nhiều khởi đầu không thành công.
Cho đến năm 1945, trong thời kỳ đỉnh cao của Thế chiến thứ hai và Dự án Manhattan, promethium cuối cùng đã được cô lập. Nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Tennessee, dẫn đầu bởi Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin và Charles D. Coryell, đã phát hiện ra promethium trong quá trình phân tích các sản phẩm phụ của việc phân hạch uranium trong lò phản ứng hạt nhân.
Tuy nhiên, do tính bí mật của dự án, phát hiện này không được tiết lộ ngay lập tức. Chỉ sau khi chiến tranh kết thúc, những phát hiện này mới được công bố và sự tồn tại của promethium được chính thức xác nhận.
Hiện nay, promethium thường được sản xuất thông qua sự phân rã phóng xạ của uranium, mặc dù với số lượng rất nhỏ. Promethium có thể được sử dụng để sản xuất các hợp chất đơn giản như sơn dạ quang hoặc pin hạt nhân. Tuy nhiên, do tính phóng xạ cao, promethium không ổn định và làm phức tạp việc nghiên cứu chi tiết.
Alexander Ivanov và nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge đã vượt qua những thách thức này. Họ đã thành công trong việc tạo ra hợp chất promethium trong môi trường nước, giảm thiểu một số tác động của phóng xạ và loại bỏ yếu tố che khuất của cấu trúc tinh thể. Điều này đã tạo điều kiện cho nhóm nghiên cứu nghiên cứu chi tiết về tính chất hóa học của nguyên tố này.
Tiến sĩ Ilja Popovs, cũng là thành viên của nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, cho biết: 'Với tính không ổn định của nó, promethium là nguyên tố lanthanide cuối cùng được phát hiện và cũng là một trong những nguyên tố khó nghiên cứu nhất'.
'Có hàng nghìn tài liệu về tính chất hóa học của lanthanide không có sự đề cập đến promethium, điều này tạo ra một khoảng trống đáng kể trong lĩnh vực khoa học', tiến sĩ Santa Jansone-Popova từ Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge nói.
Tiến bộ với PyDGA
Các nhà nghiên cứu đã tổng hợp thành công một hợp chất được gọi là bispyrrolidine diglycolamide (PyDGA), được biết đến với khả năng tạo thành các hợp chất ổn định với các nguyên tố tương tự như promethium. Khi promethium được hòa tan vào trong dung dịch, nó tạo thành Pm-PyDGA, một hợp chất có màu hồng sáng nổi bật do cấu trúc electron độc đáo của nó.
Để khám phá sâu hơn về liên kết hóa học của hợp chất này, Ivanov và nhóm nghiên cứu của họ đã sử dụng tia X để chiếu vào hợp chất và đo tần số hấp thụ của nó. Kết quả cho thấy cách promethium được liên kết hóa học trong hợp chất. Độ dài của liên kết giữa promethium và các nguyên tử oxy gần nhất là khoảng 1/4 nanomet, khớp với mô phỏng máy tính của họ.
Andrea Sella từ Đại học College London cho biết với New Scientist: 'Đây thực sự là một phản ứng hóa học đẹp và việc nhìn thấy màu hồng tinh tế của phức hợp này là một niềm vui thực sự'.
Thông tin về tính chất liên kết của promethium sẽ giúp cải thiện quy trình sản xuất các mẫu tinh khiết từ chất thải phóng xạ với số lượng lớn hơn. Điều này có thể dẫn đến việc thiết kế các hợp chất y tế mới, chẳng hạn như các hợp chất được sử dụng trong chụp ảnh phóng xạ hoặc điều trị ung thư. Ivanov nói: 'Loại thông tin cơ bản này có thể giúp chúng tôi thúc đẩy các công nghệ mới'.
Hơn nữa, nghiên cứu này có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của pin hạt nhân và vật liệu phát sáng. Các đặc tính độc đáo của hợp chất promethium có thể cung cấp nguồn năng lượng và ánh sáng hiệu quả hơn và lâu dài hơn, điều này rất quan trọng trong môi trường xa xôi hoặc khắc nghiệt nơi các nguồn năng lượng truyền thống không hoạt động.
Những khám phá này được công bố trên tạp chí Nature.
