Химичид ховор элементийн судалгаагаар ажиллаж байх үед лабораторид тодордог нил ягаан гэрэл нь тэднийг анхаарлаа хандуулах ёстой нууцлаг зүйл байгааг илтгэдэг байв. Энэхүү гэрэл нь 61 дэх элемент болох прометийнд хамаардаг бөгөөд энэ нь бага судлагдсан, сулхан гэрэл ялгаруулдаг ч судлахад амаргүй хөрш элемент юм.
Химичид уг элементийн оршин тогтнож буйг эртнээс мэддэг байсан ч энгийн усан уусмалд хэрхэн авцалдаж, ямар шинж чанартай болохыг тогтоож чадаагүй нь химийн сурах бичгүүдэд “асуултын тэмдэг” үлдээж ирсэн.
Ховор элементийн нууц ба прометийн үүрэг
Лантаноидын бүлгийн элементүүд (лантанаас лютец хүртэл) ион радиус нь жигд багасдаг хандлагатай байдаг бөгөөд үүнийг “лантанойд агшилт” гэж нэрлэдэг. Гэхдээ энэ агшилтын хэмжээ прометийн дээр тасарсан байв — бусад бүх элементүүдийн мэдээлэл байсан ч зөвхөн прометийн дутуу үлдсэн байлаа.
Ховор шороон элементүүд (REE) нь нийт 17 төрлийн металл бөгөөд нэрэндээ “ховор” гэж багтсан ч үнэн хэрэгтээ дэлхийд элбэг тархсан байдаг. Гагцхүү тэдгээрийг олборлох, цэвэршүүлэх нь хэцүү. Гар утас, цахилгаан машин, салхин сэнс, цэргийн техник гээд орчин үеийн дэвшилтэт төхөөрөмжүүдийн үндэс нь эдгээр элемент юм. Неодиум нь чихэвчний хүчирхэг соронз, европиум нь LED гэрлийн улаан гэрлийн үндэс болж өгдөг.
Харамсалтай нь эдгээр элементийг олборлох, боловсруулах үйл явц нь байгальд ээлгүй бөгөөд ихэнх нийлүүлэлт Хятадаас ирдэг. Тиймээс дэлхий дахинд илүү тогтвортой, хорт бодис бага хэрэглэдэг шийдлийг эрэлхийлж байна.
Прометийн — Нуугдмал хөршийн түүх
1945 онд АНУ-ын Теннессигийн Клинтоны лабораторид (одоогийн Oak Ridge үндэсний лаборатори) прометийн анх илрүүлэгдсэн. Дэлхийн царцдаст нэгэн зэрэг дөнгөж 0.5 кг орчим л байгалиар оршдог бөгөөд түүний аль ч изотоп тогтвортой биш. Радио идэвхт шинж чанар, ховор байдал нь химийн нарийвчилсан судалгааг удаашруулж байв.
Өнөөдөр АНУ-д зөвхөн Oak Ridge лаборатори прометийн-147 изотопыг үйлдвэрлэдэг. Энэхүү изотопын хагас задралын хугацаа 2.62 жил бөгөөд тогтвортой биш учраас өөрсдөө үйлдвэрлэх шаардлагатай.
Усанд ууссан прометийн
Oak Ridge лабораторийн судлаачид прометийн атомыг усанд тогтвортой барих зориулалттай органик нэгдэл (дигликоламид лиганд) бүтээсэн. Үүний ачаар тэд уусмал дахь прометийг тогтвортой барьж, рентген туяагаар тойрсон хүчилтөрөгчийн атомуудтай холбогдох уртыг хэмжжээ.
Энэ нь прометийн гидратжсан радиусыг анх удаа бодит хэмжилтээр тодорхойлсон тохиолдол юм. Ийнхүү лантаноидын агшилтын муруйн орхигдсон цэг нөхөгдөж, өмнө нь таамаглаж байсан боловч батлагдаагүй хандлагыг нотолж чаджээ.
Бяцхан изотоп, том боломжууд
Прометийн-147 нь тогтвортой бета цацраг ялгаруулдгаараа онцлог бөгөөд зүрхний пейсмейкер, сансрын төхөөрөмж зэрэгт удаан хугацаанд ажиллах батерейнд ашиглагдаж ирсэн. Түүний богино хагас задралын хугацаа нь эдгээр төхөөрөмжүүдийг аюулгүйгээр “амраах” боломжийг өгдөг.
Химийн урвалд хэрхэн оролцож байгааг ойлгох нь түүнийг илүү үр ашигтай цэвэршүүлэх, далайн гүн дэх мэдрэгч зэрэг шинэ хэрэглээнд нэвтрүүлэх замыг нээж байна.
Технологийн суурь болсон ховор элементүүд
Флюресцент гэрэлтүүлэг, салхин сэнсний генератор, цахилгаан машины мотор, MRI-д ашиглагддаг контраст бодис гээд ховор шороон элементүүдгүйгээр орчин үеийн технологи төсөөлөгдөхгүй. Эдгээрийг тус тусад нь ялгаж салгах нь асар их зардал шаарддаг бөгөөд яг энэ үед ионы хэмжээний нарийн мэдлэг хэрэг болдог.
“Лантаноидуудыг хольцтой байлгаж болохгүй. Орчин үеийн дэвшилтэт технологи бүрд тэдгээрийг тусад нь хэрэглэдэг. Харин үүнийг ялгах үндэс нь агшилтын үзэгдэл юм” хэмээн Santa Jansone-Popova онцолжээ.
Прометийн ба ирээдүй
Энэхүү судалгаа нь өндөр мэргэшсэн лабораториуд хамтран атомын төвшний асуудлыг шийдэж чаддагийн тод жишээ боллоо. ORNL изотопыг үйлдвэрлэж, Brookhaven-ийн синхротрон спектрийн мэдээлэл цуглуулж, Summit суперкомпьютер квант тооцооллыг баталгаажуулжээ.
Ирээдүйд Frontier суперкомпьютер энэхүү тооцооллыг хэдхэн минутад гүйцэтгэж, прометийн шинэ хэрэглээ (жишээлбэл, дэвшилтэт батерей, эмнэлгийн хэрэглээний материал) судлах боломжийг бүрдүүлнэ.
ORNL-ийн судлаач Ilja Popovs хэлэхдээ, “Орчин үеийн бүх дэвшилтэт технологид нэг бол шууд, эсвэл шууд бусаар ховор шороон элементүүд оролцдог. Харин бид одоо энэ системийн орхигдсон хэсгийг нөхөж байна” гэв.
80 жилийн өмнө химичдийг гайхашруулж байсан нил ягаан гэрэл өдгөө лантаноидын судалгааны цогц зургыг гэрэлтүүлж байна. Прометийн судалгааны ачаар үелэх систем улам бүр бүрэн болж, ирээдүйн ухаалаг технологи улам бүр боловсронгуй болох боломжтой боллоо.
earth.com
