稀土研究領域新突破：同位素鉕的製備

橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的研究者成功製備出了一種半衰期為2.62年的同位素鉕-147（147Pm）。其在能大量生產的同時還具有較高的純度，同時理化化學性質能被詳盡檢測。這一里程碑式的成果已被《自然》雜誌報導，象徵著稀土研究領域的顯著進步，並有可能對化學教科書的內容產生深遠影響。

據中鎢線上瞭解，鉕（Promethium，Pm）是一種具有放射性的鑭系稀土元素，原子序數為61，已知有17種同位素和4種同質異能素。然而，由於鉕的同位素具有不穩定性，其生產一直是個挑戰，此前僅能獲取微量的合成鉕。

為了突破鉕的生產限制，並拓展其潛在的應用領域，橡樹嶺國家實驗室的科研團隊充分發揮了研究堆、熱室以及超級電腦等先進設備的優勢，並結合了來自不同領域的18位科學家的豐富知識和技能，對所製備的鉕絡合物進行了詳細研究。

ORNL研究員將放射性鉕與稱為二甘醇醯胺配體的特殊有機分子結合或螯合，然後使用X射線光譜學確定了複合物的性質，包括鉕與相鄰原子的化學鍵的長度。在這項研究中，研究員生產了高純度、高化學穩定性和大量的同位素鉕-147。

在研究過程中，ORNL的研究員揭示了整個鑭系元素系列（原子序數從57到71）在溶液中展現出的獨特收縮特性。他們發現，隨著原子序數的增加，鑭系元素的離子半徑逐漸減小。這種收縮現象賦予了這些元素獨特的化學和電子特性，因為相同的電荷被限制在了一個更小的空間內。此外，他們還捕獲到了一個清晰的鉕信號，這有助於他們更準確地描繪出整個鑭系元素系列的趨勢形態。有研究者指出，這種化學鍵的收縮在鑭系元素系列中呈現加速趨勢，但在鉕之後，這種趨勢明顯放緩。這一發現對於理解這些元素的化學鍵性質及其在元素週期表上的結構變化具有重要意義。

鑭系元素在工業和科研領域具有廣泛的應用前景，如作為催化劑、玻璃拋光材料和脫色劑，以及製造耐輻射玻璃和鐳射玻璃等。其中，鉕作為一種特殊的鑭系元素，可作為同位素熱源和鉕電池的原料。鉕熱源能為真空探測和人造衛星提供穩定的輔助能量；鉕電池則因其小巧的體積，被廣泛應用於導彈制導儀器、可擕式X-射線儀、螢光粉製備、厚度測量以及航標燈等領域。

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