Золотой сверхтяжелый

Традиционно считается, что химические элементы тяжелее урана (называются трансурановыми) практически отсутствуют в природе, так как все они радиоактивны и их период полураспада невелик. Более того, легкие «доурановые» элементы тоже не всегда имеют стабильные изотопы (то есть не существуют в природе) – самый легкий элемент, который пришлось получать искусственно, – это 43-й элемент, тяжелый аналог марганца – технеций. Сверхтяжелые элементы получают в ядерных реакторах – первые трансурановые элементы были получены в Национальной лаборатории имени Лоуренаса в Беркли (Калифорния, США). Ряд таких элементов открыт в немецком Дармштадте и в подмосковной Дубне в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ). Наиболее тяжелый из синтезированных на сегодня элементов – 118-й.

Однако израильский ученый Амнон Маринов из Еврейского университета в Иерусалиме бросил вызов традиционным воззрениям. Он опубликовал на сайте препринтов ArXiv.org (именно там когда-то выложил свое доказательство гипотезы Пуанкаре Григорий Перельман) работу, в которой сообщает об обнаружении тяжелого элемента № 111 – рентгения – в золоте.

Рентгений – более тяжелый аналог меди, серебра и золота (в таблице Менделеева он находится сразу под золотом). Это значит, что внешняя электронная оболочка всех этих элементов имеет одинаковую электронную конфигурацию, а их химические свойства во многом схожи (именно внешние электроны отвечают за реакционную способность и поведение в химических реакциях). Наиболее долгоживущий из известных изотоп рентгения имеет атомную массу 280 и период полураспада 3,6 секунды. Элемент 111 был впервые синтезирован 8 декабря 1994 года в Дармштадте. IUPAC (Международный союз чистой и прикладной химии) официально признал открытие 111-го элемента в 2003 году, а в 2004-м ему было присвоено название рентгений.

Маринов утверждает, что

рентгений существует на Земле в сплавах с золотом

как раз из-за схожести их свойств: оба они являются переходными металлами, «благородными», то есть высокоинертными.

Заявление об обнаружении рентгения в золоте, несомненно, интересно, однако не может быть встречено без изрядной доли скептицизма, считают эксперты.

Маринов утверждает, что рентгений встречается в следовых количествах в образцах золота и для обнаружения его нужно концентрировать. Для этого ученый обрабатывал образец золота при температуре 1127 градусов по Цельсию (это на 63 градуса выше температуры плавления золота) и выдерживал его в вакууме. По его мнению, золото испаряется быстрее, так как оно легче, а в образце накапливается рентгений. После двух недель обработки Маринов исследовал полученный образец с помощью масс-спектрометрии – метода, который позволяет изучать состав пробы по массе ионов, образующихся в ней при ионизации.

Один из образовавшихся ионов имеет массу 261, и этот пик соответствует образованию рентгения,

считают авторы исследования. По их мнению, это устойчивый изотоп рентгения, отличный от полученных ранее с помощью ядерного синтеза (изотопы отличаются друг от друга лишь числом нейтронов в ядре и, соответственно, устойчивостью).

Теория предсказывает наличие «островка стабильности» среди искусственно полученных тяжелых элементов таблицы Менделеева, однако физики считают, что пока не достигли его. Собственно, энтузиазм специалистов, получающих новые и новые сверхтяжелые элементы, во многом связан с надеждами на обнаружение стабильных элементов. Однако рентгений не считался стабильным. Кроме того, заявление о его существовании в земной коре ставит еще один вопрос: как он появился? Даже сверхвысокое давление и температуры во взрывающихся звездах, способные синтезировать уран, возможно, не способны создать такой тяжелый элемент, как рентгений.

Суперрезина получилась случайно

О том, что резина обладает разными свойствами при разных температурах, знает каждый автолюбитель. Чтобы его автомобиль нормально ездил зимой, перед наступлением холодов он меняет летние шины на зимние. Автолюбитель так делает потому, что летняя резина в холодную погоду увеличивает риск заносов и существенно удлиняет тормозной путь. Из всех видов резин свои свойства в наибольшем диапазоне температур сохраняет силиконовая резина, она ведет себя одинаково и при температуре -55 градусов Цельсия, и при температуре 300 градусов Цельсия.

Но теперь ученые создали новый резиноподобный материал, который сохраняет вязкие и упругие свойства в существенно более широком диапазоне температур.

Создателями этого материала являются ученые из Национального института передовой промышленной науки и технологий (AIST), который расположен в городе Цукуба (Япония). Этот материал имеет упругие и вязкие свойства, то есть он, как хорошая резина, может быть растянут, но при отсутствии внешних сил он быстро возвращается к своей первоначальной форме.

Эти свойства материал сохраняет в диапазоне от -196 до +1000 градусов Цельсия.

Данное открытие было сделано в какой-то степени случайно. Команда исследователей под руководством китайского специалиста Сю Мина ранее работала над созданием массива из углеродных нанотрубок. Такой массив, который сами ученые называют не иначе как «лес», потенциально имеет множество возможностей для применения, например, чтобы быть основой для запоминающих устройств с беспрецедентной плотностью данных или же использоваться в высокоэффективных системах охлаждения. При создании массива рост углеродных нанотрубок происходит строго вверх, но ученые обнаружили, что если в процессе «выращивания» массива изменить катализаторы, то вместо «леса» получается структура, которую авторы сравнивают с «клубком виноградной лозы» в джунглях. Эта структура представляет собой сеть взаимосвязанных и запутанных нанотрубок.

Исследовав новый материал, ученые обнаружили, что он имеет такие же вязкие и упругие свойства, как силиконовая резина при комнатной температуре.

Но, в отличие от силиконовой резины, которая становится хрупкой при низких температурах, а при высоких просто разрушается, новый материал остается гибким в диапазоне почти 1200 градусов!

Как сообщает PhysOrg, исследователи предполагают, что такая термическая стабильность могла возникнуть в результате диссипации энергии в точках контакта нанотрубок друг с другом. Но данная гипотеза еще нуждается в дополнительных проверках. Дело в том, что вязкие и упругие свойства нанотрубок плохо изучены, но, судя по работе Сю Мина и его коллег, данная область весьма перспективна для научных исследований.

Мин, кстати, заявляет, что при необходимости он со своей командой может провести дополнительную работу и в зависимости от технологического применения получить материал с более упругими или более мягкими свойствами.

Результаты данной работы опубликованы в статье в журнале Science. Публикация сопровождается комментарием директора Института нанотехнологий Университета Дрекселя (Филадельфия, США) Юрия Гогоци, в которой тот говорит о возможных применениях материала Сю Мина и его коллег. Профессор Гогоци предполагает, что этот материал может использоваться как в космосе (а именно в космических аппаратах), так и на планете Земля (в качестве подошвы обуви, которая будет смягчать механические удары и благоприятно сказываться на здоровье человека).