柏克萊科學家 合成重金屬新分子

博士後研究員盧斯索(左一)與同僚合作研發出新分子。Stefan Minasian/LBNL

勞倫斯柏克萊國家實驗室科學家成功合成新分子「?茂」,小瓶內深紫色溶液中含有「?茂」晶體。Alyssa Gaiser/ LBNL

X光透視下可見「?茂」的「三明治」結構:?原子夾在由八個碳原子組成的環狀結構之間。Stefan Minasian/LBNL

經過一年縝密計劃,少量且超稀有的放射性元素「 」(berkelium)樣本終於被送到勞倫斯柏克萊國家實驗室(LBNL)。樣本只有48小時有效時間,近20位研究員聚精會神地進行實驗,希望能夠合成一種全新分子。

他們利用由聚碳酸酯玻璃製成、帶有外伸手套來防止物質接觸氧氣和水分的化學手套箱,將 金屬和僅含碳氫的有機分子結合,從而觸發化學反應。

博士後研究員盧斯索(Dominic Russo)表示,他過去曾進行類似實驗,但效果不如預期,只要溶液呈現紅色,就表示實驗失敗。這次結果卻令他震撼,目睹溶液變成深紫色,形容彷如見證一次化學奇蹟。

盧斯索與10多位LBNL科學家創造了一種新分子「 茂」(berkelocene),顛覆了理論學家對碳與重金屬結合方式的預期,有關該新發現的論文已於本月初刊登在《科學》期刊。

已故柏克萊加大化學家暨核子醫學先驅西博格(Glenn Seaborg)1949年首次發現 ,至今仍是世界上最稀有的合成元素之一。這種元素和其分子形式以柏克萊市命名。從1967年以來,美國僅生產了稍多於1克的 ,且大部份來自田納西州橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory),LBNL僅購入0.3微克的 進行實驗。 對空氣非常敏感和具有放射性,因此處理起來非常困難。

當合成出的「 茂」樣本結晶化後,研究人員使用X光激光衍射(LD)分析,證實他們發現了一種全新分子。這種新的分子結構以研究人員術語來說是一種「三明治」(sandwich)—— 原子是「餡」,夾在兩片八個碳原子組成的環狀結構「麵包」之間,儼如一個原子版的一呎長三明治。

從這類放射性碳結合首次應用於美國二戰期間製造原子彈的最高秘密「曼哈頓計劃」(Manhattan Project)以來,化學界對這種結合的興趣不減。過去發現的「三明治」被用於提高汽油中碳氫化合物的燃燒效率,但「 茂」的發現也許最終幫助科學家找到處理放射性廢料的安全方法。

科技-三藩市版