ISOLDE afslører astatins grundlæggende egenskab, det sjældneste element på Jorden

Et team af forskere, der anvender ISOLDE atomfysiske anlæg på CERN, har for første gang målt den såkaldte elektronaffinitet af det kemiske element astatin, det sjældneste naturligt forekommende element på Jorden. Resultatet, beskrevet i et papir, der netop er offentliggjort i Naturkommunikation , er vigtig for både grundlæggende og anvendt forskning. Ud over at give adgang til hidtil ukendte egenskaber ved dette element og tillade teoretiske modeller at blive testet, fundet er af praktisk interesse, fordi astatin er en lovende kandidat til fremstilling af kemiske forbindelser til kræftbehandling ved målrettet alfa -terapi.

Elektronaffiniteten er den energi, der frigives, når en elektron tilsættes til et neutralt atom i gasfasen for at danne en negativ ion. Det er en af ​​de mest grundlæggende egenskaber ved et kemisk grundstof. Sammen med ioniseringsenergien, energien det tager at fjerne en elektron fra atomet, det definerer flere andre træk ved et element, såsom dets elektronegativitet - elementets evne til at tiltrække delte elektroner i kemiske bindinger mellem atomer.

Selvom astatin blev opdaget i 1940'erne, kendskab til dets egenskaber har for det meste været baseret på teoretiske beregninger eller på ekstrapolering fra egenskaberne af dets slægtninge i det periodiske system; astatin er medlem af halogenfamilien, som omfatter klor og jod. Dette skyldes, at astatin er knap på Jorden, og de små mængder af elementet, der kan produceres i laboratoriet, forhindrer brug af traditionelle teknikker til at måle dets egenskaber. En bemærkelsesværdig undtagelse var en tidligere måling ved ISOLDE af elementets ioniseringsenergi.

I det nye ISOLDE -studie, astatinatomer blev først produceret sammen med andre atomer ved at affyre en højenergistråle af protoner fra Proton Synchrotron Booster mod et thorium-mål. Astatinatomer blev derefter ioniseret negativt, og ioner af isotopen ²¹¹ Kl blev ekstraheret og sendt til en speciel måleenhed, hvor laserlys af afstembar energi blev skinnet på ionerne for at måle den energi, der kræves for at udtrække den ekstra elektron af ²¹¹ Ved ion og gør ion til et neutralt atom.

Fra denne måling, ISOLDE -forskerne opnåede en værdi på 2,415 78 eV for elektronaffiniteten af ​​astatin. Denne værdi, der stemmer overens med den værdi, forfatterne udledte ved hjælp af state-of-the-art teoretiske beregninger, angiver, at elektronaffiniteten af ​​astatin er den laveste af alle halogener, men ikke desto mindre er større end for andre elementer uden for halogenfamilien, der er blevet målt indtil nu.

Hvis det ikke var nok, fortsatte forskerne med at bruge den afledte elektronaffinitet og den tidligere måling af ioniseringsenergien til at bestemme flere andre egenskaber ved astatin, såsom dets elektronegativitet.

Disse egenskaber er relevante for undersøgelser, der undersøger den mulige anvendelse af ²¹¹ Ved forbindelser i målrettet alfa -terapi, en behandling, der leverer alfa -stråling til kræftceller. Astatin ²¹¹ At er en ideel kilde til alfastråling, men det meste af ²¹¹ På forbindelser under undersøgelse lider af hurtig frigivelse af ²¹¹ Ved negative ioner, som kan skade raske celler, før forbindelserne når kræftcellerne.

"Vores resultater kunne bruges til at forbedre vores viden om denne frigivelsesreaktion og stabiliteten af ²¹¹ Ved forbindelser, der overvejes til målrettet alfa -terapi, "siger hovedforfatter af undersøgelsen David Leimbach." Desuden vores fund bane vejen til målinger af elektronaffiniteten af ​​grundstoffer, der er tungere end astatin, muligvis af de tunge tunge elementer, som produceres ét atom ad gangen. "

"Med det nuværende resultat, vi afslutter en 10-årig forskningsindsats hos ISOLDE for at bestemme de grundlæggende egenskaber ved astatin, ioniseringsenergien og elektronaffiniteten, som tilsammen gjorde det muligt for os at udlede elektronens elektronegativitet, "tilføjer Sebastian Rothe, hovedforfatter til den tidligere ISOLDE -undersøgelse.