First ionization potentials of heavy actinides

重アクチノイドの第一イオン化エネルギー

佐藤 哲也   ; 浅井 雅人  ; 金谷 佑亮*; 塚田 和明  ; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜*; 武田 晋作*; Vascon, A.*; 阪間 稔*; 佐藤 大輔*; 大江 一弘*; 宮下 直*; 重河 優大*; Borschevsky, A.*; 牧井 宏之   ; 長 明彦  ; 市川 進一*; 永目 諭一郎 ; Schdel, M.*; Eberhardt, K.*; Runke, J.*; Thrle-Pospiech, P.*; Renisch, D.*; Eliav, E.*; Kaldor, U.*; Kratz, J. V.*; Stora, T.*; Dllmann, Ch. E.*; Trautmann, N.*

Sato, Tetsuya; Asai, Masato; Kaneya, Yusuke*; Tsukada, Kazuaki; Toyoshima, Atsushi; Mitsukai, Akina*; Takeda, Shinsaku*; Vascon, A.*; Sakama, Minoru*; Sato, Daisuke*; Oe, Kazuhiro*; Miyashita, Sunao*; Shigekawa, Yudai*; Borschevsky, A.*; Makii, Hiroyuki; Osa, Akihiko; Ichikawa, Shinichi*; Nagame, Yuichiro; Schdel, M.*; Eberhardt, K.*; Runke, J.*; Thrle-Pospiech, P.*; Renisch, D.*; Eliav, E.*; Kaldor, U.*; Kratz, J. V.*; Stora, T.*; Dllmann, Ch. E.*; Trautmann, N.*

第一イオン化エネルギー(IP)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIPは、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。最近、我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIPをもつと考えられている。今回、Noおよび100番元素フェルミウム、101番元素メンデレビウムのIPを決定したところ、5f軌道への電子の充填に伴ってIPが単調に増加することを確かめることができた。

The first ionization potential (IP) yields information on valence electronic structure of an atom. IP values of heavy actinides beyond einsteinium (Es, Z = 99), however, have not been determined experimentally so far due to the difficulty in obtaining these elements on scales of more than one atom at a time. Recently, we successfully measured IP of lawrencium (Lr, Z = 103) using a surface ionization method. The result suggests that Lr has a loosely-bound electron in the outermost orbital. In contrast to Lr, nobelium (No, Z = 102) is expected to have the highest IP among the actinide elements owing to its full-filled 5f and the 7s orbitals. In the present study, we have successfully determined IP values of No as well as fermium (Fm, Z = 100) and mendelevium (Md, Z = 101) using the surface ionization method. The obtained results indicate that the IP value of heavy actinoids would increase monotonically with filling electrons up in the 5f orbital like heavy lanthanoids.