Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




18.05.2012

Поcле полувековых усилий получен ЯМР-спектр плутония-239

Атомное ядро плутония-239 характеризуется высоким магнитным моментом и спином, равным 1/2, что делает этот элемент активным в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Но у этого атома есть и другие столь же яркие характеристики — к примеру, чудовищное внутреннее магнитное поле, которое появляется из-за экстремально сильного взаимодействия ядра с неспаренными f-электронами.

Склад отработанного плутония (фото Министерства энергетики США)
Склад отработанного плутония (фото Министерства энергетики США)

Внутреннее магнитное поле плутония-239 равно 100 Тл (в солнечных пятнах индукция магнитного поля составляет 10 Тл, а у отклоняющих магнитов БАК — от 0,5 до 9 Тл), из-за чего ЯМР-спектр этого ядра оказывается сдвинутым на несколько порядков величины по сравнению с нормальным диапазоном химических сдвигов, доступным спектроскопистам. Ещё одна проблема — слишком короткое (меньше 1 мкс) время спиновой релаксации ядра в магнитном поле спектрометра. Оба этих фактора сообща надёжно пресекали все попытки получить чистый, ясный ЯМР-спектр Pu-239.

И вот полувековая задача решена. Хироши Ясуока и его коллеги из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) использовали оксид плутония(IV) высокой чистоты. Изотопное содержание Pu-239 в образце составило приблизительно 94%. Учёные работали со стандартным импульсным ЯМР-спектрометром — правда, при температуре 4 К. Путём проб и ошибок они установили, что в таких условиях чистый сигнал ядра плутония обнаруживается в магнитном поле прибора с индукцией 5,8 Тл при постоянной радиочастоте 16,5 МГц. Положительным моментом, наконец-то сработавшим в пользу учёных, оказался тот факт, что оксид плутония(IV) имеет немагнитное основное состояние, что позволило избежать неприятных парамагнитных эффектов.

Оптимизируя параметры ЯМР-эксперимента, исследователи смогли установить гиромагнитное (магнитомеханическое) соотношение (отношение магнитного дипольного момента ядра к его угловому моменту). Этот показатель необходим для расчёта разницы энергий между спиновыми состояниями +1/2 и –1/2, а также для установления резонансной чистоты ядра в специфическом химическом окружении. Зная всё это, можно определить структуру по ЯМР-спектру.

Тут стоит вспомнить, что плутоний и его соединения обладают сложной химией. Элемент способен принимать самые разные степени окисления, причём четыре из них существуют в равновесии в растворе. Но и этого мало: плутоний образует многочисленные нестехиометрические оксидные фазы; даже тот оксид, что использовался в рассматриваемой работе, являлся субстехиометрической формой. В результате г-н Ясуока и его коллеги получили два разных сигнала в ЯМР-спектре для своего оксида, которые как раз принадлежали атомам плутония в различных кислородных окружениях.

Многочисленные технические подробности экспериментов приведены в статье, опубликованной в журнале Science.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.

Роман Иванов


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА



ИНТЕРЕСНО:

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'