Sistema láser permite la determinación de la energía de enlace atómico del elemento más raro en la Tierra

El astato, elemento radiactivo cuyo nombre se deriva de la palabra griega que significa «inestabilidad», es tan raro en la Tierra que aún no se ha investigado lo suficiente y, en consecuencia, se sabe muy poco sobre él. Utilizando astato generado artificialmente, el físico Sebastian Rothe, de Mainz, ha logrado ahora por primera vez explorar experimentalmente uno de sus parámetros fundamentales, el potencial de ionización, y por lo tanto determinar una de las propiedades más importantes del elemento raro. El potencial de ionización es la energía de enlace, es decir, la cantidad de energía requerida para quitar un electrón de la capa exterior de un átomo. Esto determina la totalidad de las características de enlace químico de ese elemento

Las mediciones se realizaron en el CERN, laboratorio de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, ubicado cerca de Ginebra, usando láseres especiales desarrollados por el grupo de trabajo LARISSA en el Instituto de Física de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU). La línea revista Nature Communications ha publicado recientemente los resultados.

El astato es el elemento natural más raro en la Tierra. Se estima que el manto de la Tierra contiene sólo 0,07 gramos. Junto con el flúor, el cloro y el yodo, es un miembro del grupo de los halógenos, y se forma como resultado de la desintegración natural del uranio. Los físicos nucleares conocen ahora más de 20 isótopos, todos de muy corta duración y desintegración con una vida media de no más de ocho horas. Durante la desintegración se emiten rayos alfa, por lo que, gracias a su corta vida, el elemento es de especial interés para la terapia del cáncer concentrada en un blanco. «El astato es el único halógeno del que hemos sabido absolutamente nada hasta la fecha», explicó el profesor Klaus Wendt, presidente del grupo de trabajo LARISSA en el Instituto de Física de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU). Un estudiante de doctorado y miembro de este grupo de trabajo, Sebastian Rothe, investigó el potencial de ionización del astato utilizando espectroscopia láser y determinó que tenía un valor de 9,31751 de electrón-voltios (eV). Las mediciones se llevaron a cabo en el CERN en Ginebra y se extrapolaron y confirmaron en el centro de investigación canadiense de física de partículas y nuclear TRIUMF en Vancouver en Canadá.

LARISSA es un acrónimo de Laser Resonance Ionization for Spectroscopy in Selective Applications (Ionización con Resonancia Láser para la Espectroscopia en Aplicaciones Selectivas). La técnica se basa en un trabajo original realizado por el físico de Mainz prof. Ernst Otten hace más de 30 años, utilizando el separador de masas de isótopos ISOLDE en el CERN. Ahora es la técnica de elección empleado en casi todos los centros de investigación a gran escala en todo el mundo para producir y examinar radioisótopos exóticos y se utiliza comúnmente la aplicación del sistema de láser de Mainz. Esto implica el uso de la luz láser para la excitación óptica gradual hasta el punto de ionización de un electrón de valencia de una especie atómicas seleccionada.

«El astato es el último elemento natural cuyo potencial de ionización quedaba por determinarse experimentalmente», declaró Rothe. La energía de enlace de los electrones en su capa más externa determina a qué reacciones químicas se someterá el astato, y por lo tanto la estabilidad de sus enlaces químicos. Se cree que el astato isótopo 211 puede tener un potencial farmacéutico importante. Es un candidato excepcional para su uso en la terapia del cáncer debido a su perfil de desintegración, la agresividad de su radiación alfa, y la gama limitada de su radiación. También es un miembro de la familia de los halógenos, que puede introducirse fácilmente en el cuerpo humano para ser unido directamente a las células cancerosas.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: