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論文

超重元素の化学; シングルアトムにもとづく極限化学への挑戦

佐藤哲也; 永目諭一郎*

日本物理学会誌, 78(2), p.64 - 72, 2023/02

https://doi.org/10.11316/butsuri.78.2_64

周期表の重い極限領域に位置する超重元素の化学研究は、ここ20年ほどで相当の進展をみており、最近ではさまざまなアイデアに基づいた新しいアプローチが展開されている。超重元素研究の発展には、日本の研究グループも顕著な貢献をしており、最近では原子番号が100を超える重アクチノイドから、超アクチノイド元素である104番元素ラザホージウム, 105番元素ドブニウム、および106番元素シーボーギウムについて、特筆すべき成果が報告された。本レビューでは、最近の主な成果を概説し、今後の展望についても触れる。

論文

Fm, Md, NoおよびLrの第一イオン化エネルギー; 5f電子充填の実証とアクチノイド系列の確立

佐藤哲也

化学と工業, 72(10), P. 867, 2019/10

価電子の束縛エネルギーを直接反映する第一イオン化エネルギー(IP)を実験的に求めることで、Z100の重アクチノイド元素の電子配置に関する情報を得ることを試みた。実験には、表面電離イオン化と質量分離を組み合わせたオンライン同位体分離器(ISOL)を用いた。重イオン核反応によって合成した $^{249}$ Fm(半減期2.6分)、 $^{251}$ Md(4.27分)、 $^{257}$ No(24.5秒)および $^{256}$ Lr(27秒)をイオン化・分離して、各同位体のイオン化効率を測定し、対象元素のIPを決定した。この結果、原子番号の増加と共に、NoまでIPは単調に増加し、Lrで急激に小さくなる傾向を観測した。これは、5f軌道に順に電子が充填され、Noで準閉殻構造[Rn]7s5f $^{14}$ をとり、Lrでゆるく束縛された1個の電子を最外殻軌道にもつことに対応する。この構造はランタノイド系列と類似することから、Lrでアクチノイド系列が終わることを初めて実験的に示すことができた。

論文

Status and prospects of Heavy element nuclear chemistry research at JAERI

永目諭一郎; 浅井雅人; 羽場宏光; 塚田和明; 後藤真一; 阪間稔; 西中一朗; 豊嶋厚史; 秋山和彦; 市川進一

Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences, 3(1), p.129 - 132, 2002/06

https://doi.org/10.14494/jnrs2000.3.129

原研東海研タンデム加速器を用いて行っている日本での重・超アクチノイド元素の化学挙動研究についてレビューする。これまで重元素合成のための実験装置開発を行い、超アクチノイド核種 $^{261}$ Rf及び $^{262}$ Dbの合成に日本で初めて成功した。また平行してこれら短寿命の超アクチノイド核種を対象に化学挙動研究を行うための迅速イオン交換分離装置を製作し、Rfの塩酸,硝酸溶液中での陰イオン交換挙動を初めて明らかにした。これらの最新の成果とともに、重元素の気相中での化学挙動研究や重アクチノイドの化学研究についての現状などもまとめて報告する。

口頭

First ionization potential measurements of heavy actinides, lawrencium and nobelium

佐藤哲也

no journal, ,

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、イオン化を担う金属表面の温度や仕事関数、そしてイオン化の対象となる原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られている。我々はこの関係を利用して、重アクチノイド元素ノーベリウム(No, Z = 102)およびローレンシウム(Lr, Z = 103)のイオン化エネルギーを決定した。NoおよびLrのイオン化エネルギーは、低生成断面積・短寿命のためにこれまで測定された例がない。Lrについて得られた実験値は相対論効果の影響を考慮した最新の理論計算値とよく一致した。Noの実験値は、他のアクチノイド元素から類推される値とよく一致した。

口頭

Chemical & atomic studies of the heaviest elements with JAEA-ISOL; Measurements of the first ionization potentials and study of thermochemical properties

佐藤哲也

no journal, ,

オンライン同位体分離器JAEA-ISOLを使用して、強い相対論的効果の影響を受ける原子番号Z100の重い元素の化学的性質および原子の性質を調べた。表面電離イオン化法によりフェルミウム(Fm, Z=100)からローレンシウム(Lr, Z=103)までの重アクチニド元素の第一イオン化エネルギー(IP)を決定した。さらに真空クロマトグラフ法とISOL表面電離イオン源による表面イオン化を組み合わせた新しい手法により、Lrの吸着挙動を調べた。

口頭

$^{254}$ Es標的を用いた自発核分裂測定

浅井雅人; 塚田和明; 佐藤哲也; 伊藤由太; 西尾勝久; 牧井宏之; 廣瀬健太郎; Orlandi, R.; 洲嵜ふみ; 青木涼太; et al.

no journal, ,

中性子過剰重アクチノイド核の核分裂では、核分裂片の質量分布が通常のアクチノイド核とは大きく異なる極めて特異な分布を示す。本研究ではこれらの中性子過剰重アクチノイド核を、短半減期かつ稀少な同位体である $^{254}$ EsにJAEAタンデム加速器からの重イオンビームを照射して多核子移行反応によって合成し、オンライン同位体分離装置ISOLを用いて同位体分離することに成功した。同位体分離した $^{256}$ Fm, $^{258}$ Fm, $^{259}$ Md, $^{259}$ Lrの自発核分裂片の質量分布と全運動エネルギー分布を精度良く測定することで、この領域で見られる特異な核分裂機構の解明に重要な貴重なデータを得ることができた。