Gas phase synthesis of 4d transition metal carbonyl complexes with thermalized fission fragments in single-atom reactions

単一原子反応における熱化された核分裂片による4d遷移金属カルボニル錯体の気相合成

Gtz, M.*; Gtz, S.*; Kratz, J.-V.*; Ballof, J.*; Dllmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Mokry, C.*; Renisch, D.*; Runke, J.*; 佐藤 哲也   ; Thrle-Pospiech, P.*; Trautmann, N.*; Yakushev, A.*

Gtz, M.*; Gtz, S.*; Kratz, J.-V.*; Ballof, J.*; Dllmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Mokry, C.*; Renisch, D.*; Runke, J.*; Sato, Tetsuya; Thrle-Pospiech, P.*; Trautmann, N.*; Yakushev, A.*

超重元素揮発性カルボニル錯体の化学研究のために、反跳によって標的もしくは線源から飛び出す核反応生成物または核分裂生成物を熱化し、さらに気相カルボニル錯体合成を行うための2槽型装置を開発した。この装置は、空間的にデカップルされ熱化チェンバーと気相化学反応チェンバーから成り立ち、核反応等で生成した短寿命核種が熱化チェンバーに満たされたガス中で熱化されたのち、気相化学反応チェンバーに送り込まれて、一酸化炭素と反応することでカルボニル錯体を形成する。U中性子誘起核分裂およびCm自発核分裂からの核分裂片を用いて検証したところ、全体効率として50%以上を達成した。また一連の結果により、熱化された核分裂生成物のカルボニル錯体形成が単一原子反応であり、熱原子反応ではないことを示した。

We report on a novel two-chamber approach for the synthesis of volatile complexes that allows spatial decoupling of thermalization and gas-phase carbonyl complex synthesis. Neutron induced fission on U and spontaneous fission of Cm were employed for the production of the fission products. These were stopped inside a gas volume behind the target and flushed with an inert-gas flow into a second chamber. This was flushed with carbon monoxide to allow the gas-phase synthesis of carbonyl complexes. Parameter studies of the transfer from the first into the second chamber as well as on the carbonyl complex formation and transport processes have been performed. High overall efficiencies of more than 50% were reached rendering this approach interesting for studies of superheavy elements. Our results show that carbonyl complex formation of thermalized fission products is a single-atom reaction, and not a hot-atom reaction.