Este frasco contém algumas gotas de uma solução de Berkeloceno, que forneceu pequenos cristais de índigo do novo complexo.
É um sanduíche com o mais raro dos recheios. Os pesquisadores revelaram o Berkeloceno, um composto contendo o elemento sintético Berkelium aninhado cuidadosamente entre duas moléculas em forma de anel (Ciência 2025, doi: 10.1126/science.adr3346).
O Berkeloceno empurra as fronteiras da química organometálica mais profundamente para os alcances mais baixos da tabela periódica e pode ajudar a resolver quebra -cabeças sobre a natureza da ligação química nos elementos mais pesados. “É um pouco de trabalho experimental”, diz Conrad Goodwin, que estuda química de Lanthanide e Actinide na Universidade de Manchester e não esteve envolvido na pesquisa. “Eu sempre pensei que você seria capaz de fazer algo assim, e estou tão feliz que eles fizeram isso.”
O Berkeloceno traça sua árvore genealógica de volta ao ícone da década de 1950 de química organometálica, Ferroceno, que sanduíches ferro entre dois anéis de ciclopentadienil. No remaining da década de 1960, os pesquisadores descobriram que o elemento actinídeo urânio poderia ser imprensado de maneira semelhante, embora com fatias um pouco maiores de pão feita de ciclooctatetraeno (COT), o que é melhor para os orbitais eletrônicos 5F do Heavy Steel.
Crédito: Ciência
No Berkeloceno, um átomo do elemento sintético berkelium é agrupado entre dois ligantes à base de ciclooctatetraeno.
Sanduíches de berço com outros actinídeos brand se seguiram, sendo o mais pesado plutônio. “Essas moléculas foram fundamentais para o nosso entendimento atual do vínculo de actinídeos”, diz Stefan Minasian, do Lawrence Berkeley Nationwide Laboratory (LBNL), parte da equipe por trás do novo complexo Berkelium.
Para avançar ainda mais ao longo da série Actinide, os pesquisadores estudaram vários análogos do COT para identificar um que ofereceria as melhores possibilities de formar uma quantidade decente de cristais de Berkeloceno. Então eles aprimoraram seus procedimentos experimentais usando Cerium como substituto.
O próprio Berkelium veio do reator isótopo de alto fluxo do Laboratório Nacional Oak Ridge, que produz cerca de 13 mg de 249BK para pesquisadores a cada dois anos. Uma equipe liderada por Thomas Albrecht, na Escola de Minas do Colorado, tinha algum berkelium restante de uma lista recente e doou aproximadamente 1 mg de sua parte para o grupo LBNL.
O Berkelium-249 tem meia-vida de 330 dias e decaimentos para o californium-249, uma filha perigosa que emite radiação γ intensa e de alta energia. Esses Ferociosamente radioativo Os materiais também são sensíveis ao ar e à umidade, portanto os químicos precisam lidar com as pequenas quantidades de materials em uma caixa de luvas.
“Este é um recurso muito precioso e inestimável. E só temos uma foto, talvez dois, se tivermos sorte, de fazê -lo funcionar ”, diz Minasian. Após meses de preparação, a síntese do Berkeloceno foi realizada pelo aluno de doutorado Dominic Russo, que havia trabalhado no derivado do COT (HDTCOT) considerado mais adequado.
O procedimento utilizado cerca de 0,3 mg de Berkelium na forma de BKCL3que também continha 0,2 mg de californium. A adição do HDTCOT e um agente oxidante reuniram steel e ligante, formando os cristais índigo de Berkeloceno. “Meu grupo tentou fazer isso por 4 anos, sem sucesso”, diz Albrecht. “Eu acho que é um trabalho de classe mundial.”
É provável que o Berkeloceno seja o último dos sanduíches de atinídeo-gotes, acrescenta ele, porque elementos mais pesados são muito escassos ou lutam para alcançar o estado de oxidação necessário. “Em termos de uma molécula que alguém pode ver em um frasco, esse é o fim”, diz Albrecht.
O Berkeloceno mostra algumas características únicas de ligação. No composto análogo de cério, por exemplo, cada átomo de cério é um híbrido estranho de principalmente CE3+ Com um pouco de CE4+. Mas no Berkeloceno, o BK4+ O estado é dominante, talvez por causa de uma melhor sobreposição entre os orbitais de steel e ligante. “Isso mostra muito bem que a química dos actinídeos trans-plutônio não é bem representada pelos lantanídeos ou pelos primeiros actinídeos”, diz Minasian.
Apenas a punhado de outros compostos organometálicos foram feitos com elementos mais pesados que o plutônio, portanto, o Berkeloceno adiciona um ponto de dados very important que pode melhorar os cálculos teóricos sobre a química de elementos de traços altamente radioativos encontrados nos resíduos nucleares. “Isso nos ajuda a prever coisas que são muito perigosas ou arriscadas demais para trabalharmos”, diz Polly Arnold, membro da equipe da LBNL.
