在难以捉摸的稀土元素被发现近80年后，科学家们首次揭示了神秘的放射性物质钷的关键特性。

　　钷是元素周期表底部的15种镧系元素之一。也被称为稀土，这些金属表现出许多有用的特性，包括强磁性和不寻常的光学特性，使它们在现代电子设备中尤为重要。

　　“它们被用于激光;它们是你智能手机屏幕的一部分。橡树岭国家实验室(ORNL)的研发人员、《自然》杂志上发表的一项新研究的合著者伊利亚·波波夫斯(Ilja Popovs)告诉《生活科学》杂志。

　　钷本身是1945年由ORNL的科学家发现的，在原子电池和癌症诊断方面有一些小的应用。但是科学家们对这种元素的化学性质的了解非常有限，这阻碍了它更广泛的应用。

　　同样是ORNL研发科学家的团队成员Alexander Ivanov告诉Live Science，研究放射性元素已经提出了长达数十年的挑战，部分原因是难以获得合适的样本。

　　“钷没有稳定的同位素——它们都是放射性的，这意味着它们会随着时间的推移而衰变成其他元素，”伊万诺夫说。“这种元素是通过裂变过程获得的，所以它很稀缺，很难研究。”

　　ORNL是美国它是钷-147的唯一生产商，钷-147是一种放射性半衰期为2.6年的同位素。利用去年开发的一种方法，研究人员从核反应堆废物流中分离出这种同位素，创造了最纯净的研究样本。

　　然后，研究小组将这个样本与一种配体(一种专门用于捕获金属原子的分子)结合起来，在水中形成一种稳定的复合物。这种被称为PyDGA的配合分子形成了9个钷-氧键，这让研究人员第一次有机会分析钷复合物的键合特性。

　　然而，分析本身并不是一件小事。

　　伊万诺夫说:“因为钷是放射性的，一旦衰变，它就会转变成相邻的元素，也就是钐。”“所以会有少量钐的污染。”

　　因此，该团队使用了一种非常专业的、特定于元素的技术，即基于同步加速器的x射线吸收光谱。粒子加速器产生的高能光子轰击钷复合体，构建出原子位置和化学键长度的图像。金属-氧键长度的细微差异使研究小组能够专注于关键的钷-氧键，忽略任何污染的钐。

　　至关重要的是，这一信息使人们能够首次将钷的性质与其他稀土配合物进行比较。

　　“钷是这些元素中最后一块拼图，”波波夫斯说。这种配体为所有镧系元素提供了一种稳定的配合物——相同的元素比例和相同的几何形状。这使得研究小组能够“研究整个系列中这些复合物的基本物理化学性质，”波波夫斯解释说。

　　镧系元素是自然发现的元素混合物，因此了解键长和复杂形成行为等周期性趋势有助于科学家开发新的更有效的方法来分离这些有价值的金属。

　　现在，ORNL团队正在研究水中的钷，以更清晰地了解这种不寻常元素的配位环境和化学行为。

　　波波夫斯说:“希望我们提供的基本见解能告诉其他科学家如何设计更好的分离技术，并可能激发人们对研究其他应用的兴趣。”