超锕元素化学性质的系统性研究

本项目的研究内容是利用兰州重离子加速器研究装置提供的20-Ne和22-Ne重离子束流轰击243-Am和248-Cm锕系靶产生具有相对较长半衰期的超重核素258-Db和265-Sg，开展超重元素Db溴化物的气相化学实验和Sg溶剂萃取的液相化学实验。根据第5族元素的溴化物之间易挥发程度的差异，确定第5族元素溴化物或者氧溴化物的挥发性顺序；在保证实验条件严格相同的前提下，仔细地比较超重元素Sg与其轻的同族过渡金属Mo、W之间与溶液中氟离子形成配合物的能力差别。在理论与实验紧密结合的基础上，开展超重元素化合物的相对论量子化学研究，阐明超重元素化合物稳定性、反应性和结构及成键的规律，探讨相对论效应对超重元素化学性质的影响。应用新的重元素理论化学方法，对超重元素化合物进行准确计算。本项目以提高我国超重元素化学研究的创新能力为目标，并积极参加有关114号元素化学性质研究的国际合作实验。

本项目利用在线等温热色谱快化分离装置对超重元素Db形成的溴化物进行了气相化学性质研究，得到了其在石英表面的吸附焓，并与同族元素Nb和Ta溴化物进行了比较，确定第5族元素溴化物的挥发性顺序为NbBr5 > TaBr5 > DbBr5，与相对论量子化学计算预言的挥发性顺序一致。同时利用252Cf自发裂变源中的裂变产物和核反应产生的第六族元素短寿命的W同位素以及Os同位素为研究对象，以一氧化碳气体为反应气体形成相应的羰基化合物，利用低温等温色谱进行了实验，确定了裂变产物中Mo，Tc，Ru，Rh均可以与一氧化碳形成挥发性的羰基化合物，这为将来在新的化学体系中开展超重元素Sg, Bh, Hs，Mt提供了很好的条件。在加速器实验中，由于反应气体CO直接通入到反冲靶室中，产生了等离子体效应，导致实验结果不是很理想。参加了国际核化学小组在日本RIKEN开展的超重元素Sg羰基化合物的在线实验。通过核反应248Cm(22Ne, 5n)产生超重核素265Sg( 8.9s/8.85 MeV；16.2s/8.70 MeV)，以一氧化碳CO为反应气体，形成挥发性的羰基化合物，利用COMPACT探测器测量。经过两轮Sg的化学实验，共观测到了18个265Sg的衰变事件，首次成功地得到了106号元素Sg的羰基化合物Sg(CO)6。同时利用高性能计算结合新颖的理论化学方法，对超重元素化合物如Sg(CO)x (x = 1-7)、 Sg2、SgVI 6O192－、HsVIIIO4、AuX2－(X = H, F, Cl, Br, I, At, Uus)、RgX2－(X=H, Cl, CN) 等的结构、成键、光谱和磁性等性能进行了深入研究。还针对超重元素具有显著电子相对论效应的特点，将超重元素化合物与过渡金属（Au）、镧系、锕系元素的化合物性质进行对比，对Au、镧系、锕系元素化合物性质的研究为超重元素化合物的探究积累了经验并提供了理论基础。