1952年，在南太平洋的伊魯吉拉伯島氫彈的燃燒中，重元素“Einsteinium（鑀）”（也被稱為：愛因斯坦元素）被首次被構想出來，它是元素週期表中的錒系元素之一。它不是自然產的，而且非常不穩定，很難獲得足夠的物質，持續足夠長的時間，來真正研究它。

現在，勞倫斯伯克利國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室和喬治城大學的一組化學家成功地做到了這一點。為了更好地理解這種難以捉摸的元素的基本化學性質和行為，他們檢測了微量的鑀254。他們的研究已經發表在《自然》雜誌上。

上圖：300微克的“Einsteinium（鑀）”發出的輻射輝光

“Einsteinium（鑀）”是在橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的高通量同位素反應堆中製造的，它是一年生產兩次的鉲-252（另一種實驗室合成的重元素，但具有商業用途）的副產品。技術的進步意味著，這些放射性元素可以在實驗室環境中製造，而不需要20世紀中期的“毀滅性煙火”來生成。位於田納西州橡樹嶺的這個反應堆是鉲252僅有的幾家供應商之一。

上圖：田納西州橡樹嶺的高通量同位素反應堆。

勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的化學家凱瑟琳•希爾德（Katherine Shield）表示：“它們之所以能創造出這些元素，是因為它們擁有非常高的中子通量，所以它們可以把（核子殼）越推越遠。”希爾德解釋道，反應堆的最初產品“完全是一團糟，是各種東西的組合。這不僅僅是為了製造元素或同位素，還包括對其進行提純，以便我們可以用它來進行化學處理。

像鑀和鉲這樣的重放射性元素，以及像鈾和鈽這樣家喻戶曉的名字，都是錒系元素的一部分：元素週期表上的元素89到103。只有一些化合物，如鑀和鉲，是人工合成的。一旦研究團隊通過了安全規程的後勤工作（確保放射性元素，就像任何其他實驗室材料一樣得到安全處理），剩下的問題主要是確保他們有足夠的元素材料來處理，並且材料要足夠純淨，能夠提供有用的結果。從生產鉲的過程中提取出來的鑀，就經常會受到前者的汙染。

該研究小組使用的是僅200毫微克的鑀，比一粒鹽輕約300倍。該研究的主要作者、現任愛荷華大學的化學家科裡·卡特（Korey Carter）表示，1微克（1000毫微克）曾被認為是樣本大小的下限。

當時，有科學家擔心一個問題“這個樣本能存活下來嗎？”，科裡·卡特表示，我們會盡我們所能做好準備，結果令人驚訝，非常令人驚訝，它成功了。

上圖：化學家們正在檢查鑀254的實驗室樣本。

研究小組成功的利用X射線吸收光譜法測量了鑀-254的鍵距，即用X射線轟擊樣品（這項研究還需要為樣品建立一個專門的支架，一個在大約三天的X射線轟擊下不會碎裂的支架）。研究人員觀察了被樣品吸收的光的情況，發現隨後發出的光發生了藍移，這意味著波長略有縮短。這是一個驚喜，因為他們預期紅移波長更長，這表明鑀的電子耦合可能不同於週期表上它附近的其他元素。不幸的是，由於樣品中的鉲汙染，研究小組無法獲得X射線衍射資料，這將使他們的結果因該方法而變得混亂。

此前，研究人員曾假設，他們可以將較輕元素的某些趨勢，來推斷較重的錒系元素，例如它們如何吸收光，以及其他元素（稱為鑭系元素）的原子和離子的大小如何隨著原子序數的增加而減小。但新的結果表明，這種推斷可能並不正確。

科裡·卡特表示：“在過去的20年裡，我們做了很多很棒的工作，逐步深入到錒系元素，這表明……錒系元素化學有了更多的進展。同時，我們為一些小事情制定的規則，可能不太管用。”

在20世紀50年代鑀被發現後不久，人們就對它進行了放射分析工作，但在當時，人們對錒系元素的總體研究很少（除了它們的放射性性質）。最近的研究表明，鑀的鍵距（ 一個分子中兩個原子核之間連線的平均長度）比預期的要短一些。科裡·卡特說，這個結果絕對是一個“有意義的第一個資料點”。

就像在這次新冠疫情大流行期間的許多科學家一樣，該團隊未能按計劃進行後續實驗。當他們最終回到實驗室時，他們的大部分樣本已經衰變了。但與任何第一步一樣，這一步之後肯定會大踏步前進。這只是個時間問題。