Chemistry of the elements at the end of the actinide series using their low-energy ion-beams

アクチノイド系列末端元素の低エネルギーイオンビームを用いた化学研究

佐藤 哲也   ; 永目 諭一郎* 

Sato, Tetsuya; Nagame, Yuichiro*

日本原子力研究開発機構タンデム加速器施設のISOL(Isotope Separator On-Line)および表面電離イオン源を用いて、アクチノイド系列末端の元素であるフェルミウム(Fm), メンデレビウム(Md), ノーベリウム(No)、およびローレンシウム(Lr)の低エネルギーイオンビームを用いた最近の成果を報告する。特に、これらの元素の第一イオン化ポテンシャル(IP)測定結果について概説する。測定されたIPはFm, Mdを経てNoまで増加したが、Lrはアクチノイドの中で最も低かった。重アクチノイドのIP値の原子番号の増加にともなう変化と、ランタノイドとの比較から、Noで5f軌道が完全に満たされ、Lrでアクチノイド系列が終了することが明らかになった。さらに、LrのIP測定結果によって引き起こされた周期表での位置づけに関する議論についても簡単に紹介した。また、ISOLで生成されたイオンビームを用いた化学研究の、さらに重い元素への拡張の可能性についても議論した。

We describe our recent achievements in the effective production of low-energy ion-beams of the elements at the end of the actinide series, fermium (Fm, atomic number Z = 100), mendelevium (Md, Z = 101), nobelium (No, Z = 102), and lawrencium (Lr, Z = 103), using a surface ionization ion-source installed in the ISOL (Isotope Separator On-Line) at the Tandem accelerator facility of JAEA (Japan Atomic Energy Agency). Then the successful measurements of the first ionization potentials (IP) of these elements with the ISOL setup are reviewed. The measured IP values increased up to No via Fm and Md, while that of Lr was the lowest among the actinides. Based on the variation of the IP1 values of the heavy actinides with the atomic number in comparison with those of the heavy lanthanides, the results clearly demonstrated that the 5f orbitals are fully filled at No, and the actinide series ends with Lr. Furthermore, the IP value of Lr provoked controversy over its position in the Periodic Table, so a short introduction to this issue is presented. The feasibility of the extension of chemical studies to still heavier elements with their ion-beams generated by ISOL is briefly discussed.