美国爱荷华大学团队把稀土金属铽困在多金属氧酸盐分子笼,不需无氧实验环境就把它转为罕见的+4氧化态,成果发表于《自然通讯》。
美国爱荷华大学(UniversityofIowa)主导的研究团队,把稀土金属铽(terbium)困在特制的分子笼,一般环境条件下将它稳定在 罕见的+4氧化态。论文7月16日发表于《自然通讯》(NatureCommunications),经费来自美国能源部(DOE)。研究者认为,这可能为稀土分离,以及量子运算、先进感测器等技术开启新的可能。
稀土元素广泛用于智慧手机、高效能磁铁与先进医疗设备,但许多元素化学性质极为相似,分离难度高。铽与其他镧系元素一样偏好+3氧化态,要转为+4必须移除一个电子。化学系助理教授KoreyCarter表示,可以迫使它给予或接受电子,但能量通常不有利。
研究由Carter与同系副教授PereMiró共同主导。团队以钨与氧建构称为多金属氧酸盐(polyoxometalate)的分子组装体,再加入配 体,形成可固定铽的笼状结构,接著加入氧化剂过硫酸钾,移除铽的一个电子,使转为+4氧化态,并将此形式分离出来详细描述。Carter指出,过去研究者是在严格的无氧环境下制得+4价铽,这次则是在不特别控制温度、湿度或压力的常态环境完成。
铽主要产于中国,美国与少数国家也有蕴藏,用于电视、荧光灯与LED显示器的绿色荧光粉,也用于固态元件与燃料电池,并让医疗X光能以更短曝光时间取得同样影像品质。研究团队表示,新方法为更容易、更便宜地分离铽提供概念验证,对分离其他镧系元素也可能 有参考价值;让这类较罕见的化学态更容易取得,也有助研究与量子技术相关的性质。Carter团队接下来打算把这次的经验延伸到具高 度放射性的锕系元素。