科學家們近日取得了一項突破性的發(fā)現(xiàn)，他們首次合成了含有罕見锫元素的有機金屬分子——“锫茂”（Berkelocene）。這一成果由布法羅大學和美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的研究團隊共同完成，相關研究論文已在最新一期的《科學》雜志上發(fā)表。

有機金屬分子通常由金屬離子被包裹在碳基框架中形成，這種現(xiàn)象在鈾等早期錒系元素中較為常見，但在锫等后期錒系元素中則極為罕見。此次發(fā)現(xiàn)的“锫茂”分子，為科學家們提供了深入了解物質構成基本原則的新途徑。

伯克利實驗室的科學家Stefan Minasian作為通訊作者表示，這是首次獲得锫與碳形成化學鍵的直接證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解锫在元素周期表中的化學行為提供了全新視角，同時也為探索其他錒系元素的性質開辟了新的研究方向。

布法羅大學化學系的杰出教授Jochen Autschbach也參與了這項研究，他指出，理論計算與實驗結果共同證明了“锫茂”分子的存在，打破了學界對超钚元素理化特性的傳統(tǒng)認知。這一發(fā)現(xiàn)有望推動相關領域的研究進一步發(fā)展。

锫元素是由著名核化學家格倫·西博格于1949年在伯克利實驗室發(fā)現(xiàn)的，這也是他在超鈾元素研究中的一項重要里程碑成就。錒系元素有機金屬化合物通常具有更高的對稱性和更強的共價鍵，因此成為研究錒系獨特電子結構的理想模型。

然而，研究锫元素面臨著多重挑戰(zhàn)。由于锫的放射性極強，全球年產(chǎn)量僅為毫克級，且有機金屬分子對空氣敏感且易自燃，因此相關研究條件極為苛刻。伯克利實驗室是全球少數(shù)具備相關研究條件的機構之一。

為了克服這些困難，研究團隊采用了定制的新型手套箱，實現(xiàn)了高放射性同位素的無空氣合成。他們利用僅0.3毫克的锫-249同位素，成功完成了單晶X射線衍射實驗。實驗結果顯示，锫原子被夾在兩個八元碳環(huán)之間，形成了對稱結構。

研究者們還以鈾的類似化合物“鈾茂”為參照，將該分子命名為“锫茂”。傳統(tǒng)周期律認為锫應與鑭系元素鋱性質相似，但此次研究發(fā)現(xiàn)四價態(tài)锫離子比預期更穩(wěn)定。這一發(fā)現(xiàn)對于建立更精確的錒系元素行為模型具有重要意義，同時也為解決核廢料長期存儲與處理等重大問題提供了關鍵線索。