Desde que o elemento 99 - einstea­nio - foi descoberto em 1952 no Laborata³rio Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) a partir dos destroa§os da primeira bomba de hidrogaªnio, os cientistas realizaram muito poucos experimentos com ele porque émuito difa­cil de criar e éexcepcionalmente radioativo. Uma equipe de químicos do Berkeley Lab superou esses obsta¡culos para relatar o primeiro estudo caracterizando algumas de suas propriedades, abrindo a porta para uma melhor compreensão dos elementos transura¢nicos restantes da sanãrie de actina­deos.

Publicado na revista Nature , o estudo "Structural and Spectroscopic Characterization of an Einsteinium Complex" foi co-liderado pela cientista do Berkeley Lab Rebecca Abergel e pelo cientista do Los Alamos National Laboratory Stosh Kozimor, e incluiu cientistas dos dois laboratórios, UC Berkeley, e a Universidade de Georgetown, várias das quais são estudantes de graduação e pa³s-doutorandos. Com menos de 250 nanogramas do elemento, a equipe mediu a primeira distância da ligação de einstaªnio, uma propriedade ba¡sica das interações de um elemento com outros a¡tomos e molanãculas.

"Nãose sabe muito sobre o einstaªnio", disse Abergel, que lidera o grupo de Quí­mica de Elementos Pesados ​​do Berkeley Lab e éprofessor assistente no departamento de Engenharia Nuclear da UC Berkeley. “a‰ uma conquista nota¡vel termos conseguido trabalhar com essa pequena quantidade de material e fazer química inorga¢nica. a‰ significativo porque quanto mais entendemos sobre seu comportamento qua­mico, mais podemos aplicar esse conhecimento para o desenvolvimento de novos materiais ou novas tecnologias , não necessariamente apenas com einsteinium, mas com o resto dos actina­deos também. E podemos estabelecer tendaªncias na tabela peria³dica . "

Abergel e sua equipe usaram instalações experimentais não disponí­veis décadas atrás, quando o einsteinium foi descoberto pela primeira vez - a Molecular Foundry em Berkeley Lab e a Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) no SLAC National Accelerator Laboratory, ambas instalações do DOE Office of Science - para conduzir espectroscopia de luminescaªncia e experimentos de espectroscopia de absorção de raios-X.

Mas, primeiro, colocar a amostra em uma forma utiliza¡vel foi quase metade da batalha. "Todo este jornal éuma longa sanãrie de eventos infelizes", disse ela ironicamente.

O material foi feito no High Flux Isotope Reactor do Oak Ridge National Laboratory, um dos poucos lugares no mundo que écapaz de produzir einstea­nio, que envolve o bombardeio de alvos de caºrio com naªutrons para desencadear uma longa cadeia de reações nucleares. O primeiro problema que encontraram foi que a amostra estava contaminada com uma quantidade significativa de califa³rnio, pois fazer einstea­nio puro em uma quantidade utiliza¡vel éextraordinariamente desafiador.

Então, eles tiveram que descartar seu plano original de usar cristalografia de raios-X - que éconsiderada o padrãoouro para obter informações estruturais sobre moléculas altamente radioativas, mas requer uma amostra pura de metal - e, em vez disso, criaram uma nova maneira de fazer amostras e aproveitar técnicas de pesquisa de elementos específicos. Os pesquisadores de Los Alamos forneceram assistaªncia cra­tica nesta etapa, projetando um porta-amostras adaptado exclusivamente aos desafios intra­nsecos ao einstea­nio.

Então, lutar contra a decadaªncia radioativa foi outro desafio. A equipe do Berkeley Lab conduziu seus experimentos com einsteinium-254, um dos isãotopos mais esta¡veis ​​do elemento. Sua meia-vida éde 276 dias, que éo tempo de decomposição da metade do material. Embora a equipe tenha sido capaz de conduzir muitos dos experimentos antes da pandemia de coronava­rus, eles tinham planos para experimentos de acompanhamento que foram interrompidos devido a interrupções relacionadas a  pandemia. Quando puderam voltar ao laboratório, no vera£o passado, a maior parte da amostra havia sumido.

Ainda assim, os pesquisadores conseguiram medir uma distância de ligação com o einsteinium e também descobriram um comportamento fa­sico-qua­mico diferente do que seria esperado da sanãrie de actina­deos, que são os elementos da linha inferior da tabela peria³dica.

"Determinar a distância da ligação pode não parecer interessante, mas éa primeira coisa que vocêgostaria de saber sobre como um metal se liga a outras molanãculas. Que tipo de interação química esse elemento tera¡ com outros a¡tomos e molanãculas?" Disse Abergel.

Uma vez que os cientistas tenham essa imagem do arranjo ata´mico de uma molanãcula que incorpora einstea­nio, eles podem tentar encontrar propriedades químicas interessantes e melhorar a compreensão das tendaªncias peria³dicas. "Ao obter esses dados, ganhamos uma compreensão melhor e mais ampla de como toda a sanãrie de actina­deos se comporta. E nessa sanãrie, temos elementos ou isãotopos que são aºteis para a produção de energia nuclear ou radiofa¡rmacos", disse ela.

De forma tentadora, essa pesquisa também oferece a possibilidade de explorar o que estãoalém da borda da tabela peria³dica e, possivelmente, descobrir um novo elemento. "Estamos realmente comea§ando a entender um pouco melhor o que acontece no final da tabela peria³dica, e a próxima coisa éque vocêtambém pode imaginar um alvo de einsteinio para descobrir novos elementos", disse Abergel. "Semelhante aos elementos mais recentes que foram descobertos nos últimos 10 anos, como tennessine, que usava um alvo de berquanãlio, se vocêfosse capaz de isolar einstea­nio puro suficiente para fazer um alvo, vocêpoderia comea§ar a procurar outros elementos e se aproximar para a (teorizada) ilha de estabilidade ", onde os fa­sicos nucleares previram que os isãotopos podem ter meia-vida de minutos ou mesmo dias.