科学家发现新型有机金属分子“锫茂”

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室科学家领导的团队首次发现一种含有锫（Berkelium）的有机金属分子——“锫茂”（Berkelocene），为深入理解物质构成的基本原则开辟了新途径。相关研究论文发表于新一期《科学》杂志。

有机金属分子通常由碳基骨架包围的金属离子组成，这种结构在元素周期表中靠前的铀（原子序数为92）等锕系元素中较为常见，但在靠后的锫（原子序数为97）等锕系元素中却很罕见。

锫是元素周期表f区的15种锕系元素之一，1949年在伯克利国家实验室首次发现。多年来，该实验室重元素化学小组一直致力于制备锕系元素的有机金属化合物。这些分子通常具有极高的对称性，并能与碳形成多个共价键，可用于观察锕系物质的独特电子结构，并揭示物质的基本组成逻辑。但研究锫并非易事，因为它具有极强的放射性，且产量极低。更困难的是，其有机金属分子对空气极为敏感，容易发生自燃。

为攻克这些难题，研究团队定制了工具箱，并利用美国国家同位素开发中心提供的锫-249，实现了高放射性同位素的无空气合成。

单晶X射线衍射实验提供的结果表明，合成出的物质结构具有高度对称性，其中锫原子稳居两个8元碳环之间。由于其结构类似铀有机金属配合物“铀茂”，团队将其命名为“锫茂”。电子结构计算表明，位于“锫茂”结构中心的锫原子呈现四价氧化态（即带4个正电荷），该氧化态由锫—碳键维持。

团队表示，还需要更准确的模型来揭示锕系元素间的行为差异，以解决与核废物长期储存和修复等相关的问题。