科學(xué)家使用歐洲核子研究中心的核物理設(shè)備，首次測量了化學(xué)元素砹（At）的電子親和力，這是地球上自然存在最稀有的元素。其研究成果發(fā)表在《自然通訊》期刊上，對基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都很重要。

除了提供這種元素迄今未知的性質(zhì)并允許對理論模型進行測試之外，這一發(fā)現(xiàn)還具有實際意義，因為砹元素是通過靶向阿爾法療法創(chuàng)建用于癌癥治療化合物有前景的候選者。

電子親和力是將電子加到氣相中的中性原子上形成負離子時釋放的能量，是化學(xué)元素最基本的性質(zhì)之一。除了電離能(從原子中移除電子所需的能量)外，它還定義了元素的其他幾個特征，如電負性，是元素在原子化學(xué)鍵中吸引共享電子的能力。雖然砷化物是在20世紀40年代被發(fā)現(xiàn)的，但人們對它性質(zhì)的了解大多是基于理論計算或從元素周期表中它的近親性質(zhì)推斷出來的；鎢酸鹽是鹵素家族的成員，包括氯和碘。

這是因為砷在地球上是稀缺的，而且在實驗室中可以生產(chǎn)的微量元素阻礙了使用傳統(tǒng)技術(shù)來測量其性質(zhì)。一個值得注意的例外是：之前在Isolde對該元素電離能的測量。在新的Isolde研究中，通過從質(zhì)子同步加速器發(fā)射高能質(zhì)子束向釷目標發(fā)射高能質(zhì)子束，首次產(chǎn)生了鉭原子和其他原子。然后，砹（At）原子被負電離，同位素211砹（At）的離子被提取出來，并被送到一個特殊的測量裝置中。

測量與理論一致

在該裝置中，能量可調(diào)的激光照射到離子上，以測量提取211At離子的額外電子，并將離子轉(zhuǎn)變?yōu)橹行栽铀璧哪芰?。從這項測量中，Isolde的研究人員獲得了砹（At）元素的電子親和力為2.415 78 eV，這一值與使用最先進理論計算得出的值一致，表明砹（At）元素的電子親和力是所有鹵素中最低的，但仍高于迄今測量的鹵族以外任何其他元素的電子親和力。

如果這還不夠，研究人員繼續(xù)使用導(dǎo)出的電子親和力和之前對電離能的測量來確定ASTIN的其他幾個屬性，如它的電負性。這些特性與研究211At化合物在靶向阿爾法治療中可能使用的研究有關(guān)，靶向阿爾法療法是一種將阿爾法輻射傳遞給癌細胞的治療方法。Astatine 211At是一種理想的阿爾法輻射源，但大多數(shù)正在研究的211At化合物都遭受著211At負離子的快速釋放，這可能會在化合物到達癌細胞之前損害健康細胞。

研究成果可以用來提高我們對這種釋放反應(yīng)的了解，以及科學(xué)家正在考慮進行靶向阿爾法治療的211At化合物穩(wěn)定性，此外，研究發(fā)現(xiàn)還為測量比At更重元素的電子親和力鋪平了道路，可能是一次產(chǎn)生一個原子的超重元素的電子親和力。Isolde早期研究的主要作者Sebastian Rothe說：有了目前的結(jié)果，我們結(jié)束了Isolde長達10年的研究工作，以確定砹（At）元素的基本性質(zhì)、電離能和電子親和力，這最終使我們能夠推導(dǎo)出砹（At）元素的電負性。

博科園｜研究/來自：歐洲核研究中心

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-020-17599-2

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