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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 ; Sch$"a$del, M.*; Eberhardt, K.*; Runke, J.*; Th$"o$rle-Pospiech, P.*; Renisch, D.*; Eliav, E.*; Kaldor, U.*; Kratz, J. V.*; Stora, T.*; D$"u$llmann, 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; Sch$"a$del, M.*; Eberhardt, K.*; Runke, J.*; Th$"o$rle-Pospiech, P.*; Renisch, D.*; Eliav, E.*; Kaldor, U.*; Kratz, J. V.*; Stora, T.*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Trautmann, N.*

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)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$$_1$$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$$_1$$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$$_1$$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$$_1$$を決定したところ、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$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$$_1$$) yields information on valence electronic structure of an atom. IP$$_1$$ 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$$_1$$ 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$$_1$$ among the actinide elements owing to its full-filled 5f and the 7s orbitals. In the present study, we have successfully determined IP$$_1$$ 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$$_1$$ value of heavy actinoids would increase monotonically with filling electrons up in the 5f orbital like heavy lanthanoids.

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