科学家首次将钚原子困在分子笼中

研究人员成功地将钚离子困在凯金离子内部，标志着钚化学领域的首次突破，并可能为研究元素周期表中一些最具挑战性的元素开辟新途径。

来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）、桑迪亚国家实验室和俄勒冈州立大学的团队仅使用六微克钚和一种称为多金属氧酸盐（POM）的分子结构就实现了这一突破。研究结果已于本月发表在《无机化学》期刊上。

钚配合物研究：超铀元素进入新领域

化学中的“万能牌”

钚元素发现于1940年，展现出所有元素中最复杂的化学性质之一。尽管科学家们在过去几十年中创造了数百种钚配位化合物，但在本研究之前，仅有五种钚-多金属氧酸盐（POM）化合物被分离出来，占所有已知钚化合物的不到百分之一。

研究人员使用了一种称为Keggin离子的多金属氧酸盐结构，这是一种中空的带负电荷簇合物，主要由钨和氧构成，中心有一个磷原子。尽管化学家此前曾使用Keggin离子结合许多金属，但从未用这种方式捕获过钚。

研究团队使用了包括X射线晶体学、光谱学、核磁共振和X射线散射在内的先进分析工具，确认了这种新型钚配合物的稳定性和结构组成。

意外的垂直排列方式

在将钚的结构与铈、铪、钍和锆等类似金属进行比较时，研究人员发现了一些意想不到的现象。虽然这些其他金属在其Keggin配合物中形成平行排列，但钚配合物却以垂直方式相互排列，彼此呈直角。

根据劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的说法，“这种不寻常的行为凸显了钚作为化学‘通配符’的名声，并有助于解释为什么它长期以来一直无法用简单的模型来描述。”

未来研究的方向

该研究建立在早期发表于《化学通讯》和《无机化学》期刊的基础性工作之上，这些工作探索了多金属氧酸盐（POMs）如何与复杂的锕系元素相互作用。

研究结果表明，微尺度多金属氧酸盐方法可以使研究人员能够逐个分子地研究元素周期表中更稀有、更具挑战性的元素。