解鎖鉕元素之謎：沒有穩定同位素的稀土金屬

科學家首度成功解析鉕的配位化合物結構，為研究這類極具挑戰性的鑭系元素帶來重大突破。這種稀土金屬最特別之處在於其所有同位素都不穩定，會持續衰變，使得相關研究困難重重。

在這項突破性研究中，研究團隊成功分離出純淨的鉕-147同位素樣本，並讓其與特定分子在水中形成穩定化合物。透過X射線吸收光譜技術，科學家不僅解析出該化合物的結構，更深入探究其化學鍵結特性。

隨著鉕元素在夜光塗料、照明裝置及核能電池等領域的應用日益廣泛，市場需求持續增長。這類核能電池被廣泛用於心律調節器、導彈、通訊裝置等高科技產品。此外，鉕在放射性顯影技術與癌症治療方面也展現出極大潛力。

鉕屬於鑭系元素家族，這組包含15種化學性質相似的金屬元素向來難以分離。深入瞭解鉕的化學特性，不僅能改進分離技術，更可能開發出嶄新應用，進而提升產量與純度。目前全球僅有美國能源部同位素計畫能夠生產鉕-147。

研究團隊選用一種已知能與類似元素形成化合物的有機分子，成功在水溶液中與鉕形成穩定鍵結。這種穩定化合物的形成，讓科學家得以精確測量鉕與氧原子之間的鍵長。透過電子結構分析，研究人員獲得了關於鉕物理化學特性的全新認知，並發現其與其他鑭系元素的關鍵差異。

這項研究最重大的發現在於：在鑭系元素中，元素與分子間的鍵長原本會隨著原子序增加而縮短，但這個趨勢到鉕（原子序61）時出現轉折。對於原子序更高的鑭系元素，其離子半徑收縮速度明顯減緩，鍵長縮短的幅度也隨之降低。這項發現對於開發更高效的分離技術至關重要，將直接促進鉕元素的量產。

這項刊登於《自然》期刊的重要研究由美國能源部科學辦公室基礎能源科學計畫等多個單位共同資助，涵蓋配體合成、鑭系元素配位研究、結晶過程、光譜分析與模擬運算等全方位工作。鉕樣本的生產、純化與製備則由能源部同位素研發與生產辦公室專案支援。