“โพรมีเทียม” (Promethium) เป็นธาตุโลหะหายากที่ถูกค้นพบตั้งแต่ปี 1945 หรือราว 80 ปีมาแล้ว เป็นหนึ่งใน 15 ธาตุกลุ่มแลนทาไนด์ (Lantanide) มีเลขอะตอม 61 มีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์หลายประการ รวมถึงแม่เหล็กแรงสูงและลักษณะทางแสงที่ผิดปกติ ทำให้โลหะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ นอกจากนี้ ยังมีการใช้งานเล็กน้อยในแบตเตอรี่ปรมาณูและการวินิจฉัยโรคมะเร็ง
อิลจา โปปอฟส์ เจ้าหน้าที่ฝ่ายวิจัยและพัฒนาของห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊กริดจ์ (ORNL) กล่าวว่า “พวกมันถูกใช้ในเลเซอร์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหน้าจอสมาร์ทโฟน และยังใช้กับแม่เหล็กกำลังแรงมากในกังหันลมและยานพาหนะไฟฟ้าอีกด้วย”
แต่ถึงอย่างนั้น หลายสิบปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจที่จำกัดมากเกี่ยวกับธาตุนี้ และยังไม่สามารถระบุคุณสมบัติทั้งหมดของธาตุโพรมีเทียมได้ รวมถึงการนำไปปรับใช้ในขอบเขตที่กว้างขึ้นด้วย
แต่ล่าสุด ทีมนักวิทยาศาสตร์จาก ORNL เปิดเผยคุณสมบัติที่สำคัญของธาตุโพรมีเธียมสุดลึกลับนี้ได้แล้ว
อเล็กซานเดอร์ อิวานอฟ นักวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัยและพัฒนาที่ ORNL หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่า การศึกษาธาตุโพรมีเทียมถือเป็นความท้าทายที่ยาวนานหลายทศวรรษ ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากความยากลำบากในการหาตัวอย่างที่เหมาะสม
“โพรมีเทียมไม่มีไอโซโทปที่เสถียร พวกมันล้วนมีกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป ... เราจะได้องค์ประกอบนี้ผ่านกระบวนการฟิชชัน ดังนั้นมันจึงหายากและยากที่จะศึกษา” อิวานอฟกล่าว
นักวิจัยได้ใช้วิธีการใหม่ที่พัฒนาขึ้นเมื่อปีที่แล้ว แยกไอโซโทปนี้ออกจากกระแสของเสียจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เพื่อสร้างตัวอย่างโพรมีเทียมที่บริสุทธิ์ที่สุดสำหรับการศึกษา
จากนั้น ทีมวิจัยได้รวมตัวอย่างนี้เข้ากับลิแกนด์ (Ligand) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อดักจับอะตอมของโลหะ เพื่อสร้างสารเชิงซ้อนที่เสถียรในน้ำ พันธะโพรมีเทียม-ออกซิเจน 9 พันธะ ทำให้นักวิจัยมีโอกาสวิเคราะห์คุณสมบัติพันธะของโพรมีเทียมเชิงซ้อนเป็นครั้งแรก
อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย อิวานอฟบอกว่า “เนื่องจากโพรมีเทียมมีกัมมันตภาพรังสี เมื่อมันสลายตัว มันจะแปลงร่างเป็นธาตุที่อยู่ติดกัน ซึ่งก็คือซาแมเรียม (Samarium เลขอะตอม 62) ... ดังนั้น มันจะมีการปนเปื้อนเล็กน้อยในรูปของซาแมเรียม”
ทีมงานจึงใช้เทคนิคพิเศษที่เรียกว่าสเปกโทรสโกปีดูดกลืนรังสีเอ็กซ์แบบใช้ซินโครตรอนเป็นฐาน หรือการสร้างโฟตอนพลังงานสูงด้วยเครื่องเร่งอนุภาคแล้วระดมยิงไปที่โพรมีเทียมเชิงซ้อน เพื่อสร้างภาพตำแหน่งของอะตอมและความยาวของพันธะ ความแตกต่างเล็กน้อยของความยาวพันธะโลหะ-ออกซิเจนทำให้ทีมวิจัยมุ่งเน้นไปที่พันธะโพรมีเทียม-ออกซิเจนที่สำคัญโดยลดการปนเปื้อนซาแมเรียมได้
ข้อมูลนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถเปรียบเทียบคุณสมบัติของโพรมีเทียมกับสารเชิงซ้อนของธาตุหายากอื่น ๆ ได้เป็นครั้งแรก
ขณะนี้ ทีมวิจัย ORNL กำลังศึกษาโพรมีเทียมในน้ำเพื่อสร้างภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในการประสานงานและพฤติกรรมทางเคมีของโพรมีเทียมนี้
โปปอปส์บอกว่า “เราหวังว่าข้อมูลเชิงลึกพื้นฐานที่เรานำเสนอจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ทราบถึงวิธีการออกแบบเทคโนโลยีการแยกสารที่ดีขึ้น และอาจกระตุ้นความสนใจในการศึกษาเทคโนโลยีนี้เพื่อการใช้งานอื่น ๆ ได้มากขึ้น”
เรียบเรียงจาก Live Science
กางไทม์ไลน์ 222 วัน “เสี่ยแป้ง นาโหนด” มหากาพย์แหกคุก!
- คอนเทนต์พิเศษ
สำหรับคุณ - TOP ต่างประเทศ
- วิดีโอยอดนิยม
