İlk kez, bilim insanları gizemli ve radyoaktif bir madde olan Promethium’un önemli özelliklerini ortaya çıkardılar—bu nadir toprak elementinin keşfedilmesinden neredeyse seksen yıl sonra.
Promethium, periyodik tablonun alt kısmında yer alan 15 lantanit elementinden biridir. Nadir toprak elementleri olarak da bilinen bu metaller, modern elektronik cihazlarda son derece önemli olan güçlü manyetizma ve sıra dışı optik özellikler gibi birçok faydalı özellik sergilerler.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndan (ORNL) araştırma ve geliştirme personeli ve Nature dergisinde yeni bir çalışmanın ortak yazarı olan Ilja Popovs, bu elementlerin lazerlerde, akıllı telefon ekranlarında, rüzgar türbinleri ve elektrikli araçlardaki güçlü mıknatıslarda kullanıldığını belirtti.
‘Nadir ve İncelemesi Zor’
Promethium, ORNL bilim insanları tarafından 1945’te keşfedildi ve atom pilleri ve kanser teşhislerinde küçük uygulamalara sahip. Ancak, elementin kimyasını anlama konusundaki sınırlı bilgi, daha geniş kullanım alanlarının önünde bir engel teşkil ediyor. Radyoaktif elementin incelenmesi, uygun bir örnek temin etmenin zorluğu nedeniyle onlarca yıllık bir meydan okuma olmuştur. ORNL araştırma ve geliştirme bilimcisi Alexander Ivanov, promethium’un stabil bir izotopunun olmadığını ve bu nedenle zamanla diğer elementlere dönüştüğünü açıkladı.
ORNL, 2.6 yıllık yarı ömre sahip promethium-147 izotopunun ABD’deki tek üreticisidir. Geçen yıl geliştirilen bir yöntemle, araştırmacılar bu izotopu nükleer reaktör atık akışlarından ayırarak mümkün olan en saf örneği oluşturdu.
Ardından, bu örneği metallerle bağlanmak üzere özel olarak tasarlanmış bir molekül olan bir ligand ile birleştirerek, suda stabil bir kompleks oluşturdular. PyDGA olarak bilinen bu molekül, dokuz promethium-oksijen bağı oluşturarak araştırmacılara promethium kompleksinin bağlanma özelliklerini ilk kez analiz etme fırsatı verdi.
‘Son Parça’
Takım, bu nedenle elemente özgü bir teknik olan senkrotron tabanlı X-ışını absorbsiyon spektroskopisini kullandı. Bir parçacık hızlandırıcı tarafından üretilen yüksek enerjili fotonlar, promethium kompleksine çarparak atomların konumlarını ve bağ uzunluklarını gösteren bir resim oluşturdu. Metal-oksijen bağ uzunluklarındaki ince farklılıklar, ekibin, herhangi bir samaryum kirlenmesini göz ardı ederek, temel promethium-oksijen bağına odaklanmasını sağladı.
Bu bilgi, promethium’un özelliklerinin diğer nadir toprak kompleksleriyle ilk kez karşılaştırılmasını sağladı. Popovs, ligandın tüm lantanitler için stabil bir kompleks oluşturma imkanı sunduğunu ve aynı element oranları ve aynı tür geometrilerle çalışılmasını sağladığını belirtti.
Lantanitler doğal olarak element karışımları halinde bulunurlar, bu nedenle bağ uzunlukları ve kompleks oluşturma davranışları gibi periyodik eğilimleri anlamak, bu değerli metallerin ayrılmasını daha verimli hale getirecek yeni yöntemler geliştirmeye yardımcı olur. Şimdi, ORNL ekibi, bu olağandışı elementin koordinasyon ortamını ve kimyasal davranışını daha net bir şekilde anlamak için promethium’u suda inceliyor.
Popovs, “Umarız sağladığımız temel bilgiler, diğer bilim insanlarına daha iyi ayırma teknolojileri tasarlama konusunda bilgi verir ve diğer uygulamalar için promethium’u inceleme konusunda daha fazla ilgi uyandırır” dedi.
