科学家使用欧洲核子研究中心的核物理设备，首次测量了化学元素砹（At）的电子亲和力，这是地球上自然存在最稀有的元素。其研究成果发表在《自然通讯》期刊上，对基础研究和应用研究都很重要。除了提供这种元素迄今未知的性质并允许对理论模型进行测试之外，这一发现还具有实际意义，因为砹元素是通过靶向阿尔法疗法创建用于癌症治疗化合物有前景的候选者。
电子亲和力是将电子加到气相中的中性原子上形成负离子时释放的能量，是化学元素最基本的性质之一。除了电离能(从原子中移除电子所需的能量)外，它还定义了元素的其他几个特征，如电负性，是元素在原子化学键中吸引共享电子的能力。虽然砷化物是在20世纪40年代被发现的，但人们对它性质的了解大多是基于理论计算或从元素周期表中它的近亲性质推断出来的；钨酸盐是卤素家族的成员，包括氯和碘。
这是因为砷在地球上是稀缺的，而且在实验室中可以生产的微量元素阻碍了使用传统技术来测量其性质。一个值得注意的例外是：之前在Isolde对该元素电离能的测量。在新的Isolde研究中，通过从质子同步加速器发射高能质子束向钍目标发射高能质子束，首次产生了钽原子和其他原子。然后，砹（At）原子被负电离，同位素211砹（At）的离子被提取出来，并被送到一个特殊的测量装置中。
测量与理论一致
在该装置中，能量可调的激光照射到离子上，以测量提取211At离子的额外电子，并将离子转变为中性原子所需的能量。从这项测量中，Isolde的研究人员获得了砹（At）元素的电子亲和力为2.415 78 eV，这一值与使用最先进理论计算得出的值一致，表明砹（At）元素的电子亲和力是所有卤素中最低的，但仍高于迄今测量的卤族以外任何其他元素的电子亲和力。
如果这还不够，研究人员继续使用导出的电子亲和力和之前对电离能的测量来确定ASTIN的其他几个属性，如它的电负性。这些特性与研究211At化合物在靶向阿尔法治疗中可能使用的研究有关，靶向阿尔法疗法是一种将阿尔法辐射传递给癌细胞的治疗方法。Astatine 211At是一种理想的阿尔法辐射源，但大多数正在研究的211At化合物都遭受着211At负离子的快速释放，这可能会在化合物到达癌细胞之前损害健康细胞。
研究成果可以用来提高我们对这种释放反应的了解，以及科学家正在考虑进行靶向阿尔法治疗的211At化合物稳定性，此外，研究发现还为测量比At更重元素的电子亲和力铺平了道路，可能是一次产生一个原子的超重元素的电子亲和力。Isolde早期研究的主要作者Sebastian Rothe说：有了目前的结果，我们结束了Isolde长达10年的研究工作，以确定砹（At）元素的基本性质、电离能和电子亲和力，这最终使我们能够推导出砹（At）元素的电负性。
博科园｜研究/来自：欧洲核研究中心
参考期刊《自然通讯》
DOI: 10.1038/s41467-020-17599-2
