“锫茂”现身：为锕系元素研究添新篇章 从“锫茂”看物质构成：研究新突破意义非凡

本文围绕首个含有锫的有机金属分子“锫茂”的发现展开，介绍了锫元素的背景、研究的困难与解决办法，以及“锫茂”的结构和该发现的重要意义。

在3月19日传来一则令人瞩目的消息。有机金属分子有着独特的形成方式，它是由金属离子被包裹在碳基框架之中而构成的。这种结构在早期锕系元素，比如铀（原子序数为92）当中相对来说是比较常见的。然而，在后期锕系元素，像锫（原子序数为97）这类元素里，却是极为罕见的存在。

由布法罗大学以及美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室科学家所领导的科研团队，取得了一项重大发现。他们成功找到了首个含有锫（Berkelium）的有机金属分子，将其命名为“锫茂”（Berkelocene）。这一发现犹如一把全新的钥匙，为科学家们深入理解物质构成的基本原则开辟了崭新的途径。

经过查询可知，锫元素是由著名核化学家格伦・西博格在1949年于伯克利实验室发现的。这一发现可是他在超铀元素研究领域的一个具有里程碑意义的成就。凭借着在超铀元素研究方面的杰出贡献，他与同事埃德温・麦克米伦一同荣获了1951年的诺贝尔化学奖。

锕系元素有机金属化合物通常具备更高的对称性，而且它们与碳能够形成更强的共价键。正是因为这些特性，使得它们成为了研究锕系独特电子结构的理想模型。

Minasian解释道：“高对称性结构就像是一把精准的钥匙，有助于科学家理解物质在原子层面的组织规律。”不过，对锫的研究面临着重重挑战。首先，锫具有极强的放射性，而且全球的年产量仅仅只有毫克级。其次，有机金属分子对空气十分敏感，并且还容易自燃。放眼全球，具备相关研究条件的机构少之又少，伯克利实验室便是其中之一。

为了克服这些困难，研究团队想出了一个巧妙的办法。他们采用了定制的新型手套箱，利用这个特殊的设备实现了高放射性同位素的无空气合成。研究团队仅仅利用了0.3毫克的锫 – 249同位素，就成功完成了单晶X射线衍射实验。

实验结果非常清晰地显示：锫原子被稳稳地夹在两个八元碳环之间，形成了一种对称的结构。研究人员参照铀的类似化合物“铀茂”（uranocene），将这个新发现的分子命名为“锫茂”。

▲ 伯克利实验室重元素研究实验室的Dominic Russo、Amy Price、Alyssa Gaiser、Polly Arnold、Jacob Branson和Jennifer Wacker

按照传统周期律的观点，锫应该与镧系元素铽的性质相似。但这次的研究却有了意外的发现，四价态锫离子比预期要更加稳定。研究者着重指出，建立更加精确的锕系元素行为模型，对于解决核废料长期存储与处理等重大问题有着至关重要的意义。

布法罗大学和伯克利国家实验室团队发现首个含锫有机金属分子“锫茂”一事。介绍了锫元素发现背景、研究困难及解决办法，还提及“锫茂”结构与传统周期律的差异。该发现为理解物质构成原则开辟新途径，对建立锕系元素行为模型、解决核废料问题有重要意义。