03.08.2020

Elektronenaffinität von Astat

Grundlegende Eigenschaften des seltensten Elements der Erde enthüllt.

Ein inter­nationales Forschungs­team mit Beteiligung der Universität Jena hat zum ersten Mal die Elektronen­affinität des chemischen Elements Astat gemessen. Das radio­aktive Element ist das seltenste natürlich vorkommende Element der Erde, nur etwa 40 Gramm existieren auf der Erde. Das Forschungs­ergebnis ermöglicht zum einen den Zugang zu bisher unbekannten Eigenschaften dieses Elements und das Testen theo­retischer Modelle. Zum anderen ist es von großem Interesse für die Tumor­behandlung bei der gezielten Alpha-Therapie. Dabei wird Astat an organische Moleküle angedockt, welche es direkt zum Tumor trans­portieren und dort mittels Alpha­zerfall zerstören. Dazu ist es notwendig, die chemischen Eigen­schaften zu kennen.

Abb.: Die Anlage für kolli­neare Reso­nanz-Ioni­sations-Spektro­skopie in...
Abb.: Die Anlage für kolli­neare Reso­nanz-Ioni­sations-Spektro­skopie in der Einrichtung ISOLDE des CERN. (Bild :M. Brice, CERN)

Obwohl Astat bereits in den 1940er Jahren entdeckt wurde, beruht die Kenntnis seiner Eigen­schaften vorwiegend auf theo­retischen Berechnungen oder auf der Ableitung der Eigen­schaften seiner Verwandten im Periodensystem. Der Grund dafür ist, dass Astat auf der Erde rar ist und die winzigen Mengen des Elements, die im Labor hergestellt werden können, den Einsatz traditioneller Techniken zur Messung seiner Eigen­schaften verhindern. Eine bemerkens­werte Ausnahme war eine frühere Messung der Ionisierungs­energie des Elements an der Isolde-Anlage am europäischen Kernforschungs­zentrum CERN in Genf. In der aktuellen Studie wurden negative Ionen von radio­aktivem Astat produziert und mittels Laser neutralisiert. An der Untersuchung der Strahlzeit und der Auswertung war auch Oliver Forstner von der Universität Jena beteiligt. Durch Variation der Wellenlänge an Isolde konnte schließlich die Elektronen­affinität von Astat gemessen werden: Der Wert beträgt 2,41578 eV.

Dieser Wert zeigt, dass die Elektronen­affinität von Astat die geringste aller Halogene ist, aber dennoch größer als die aller anderen bisher gemessenen Elemente außerhalb der Halogen­familie. Darüber hinaus konnte das Team weitere Eigen­schaften von Astat bestimmen, zum Beispiel seine Elektro­negativität. Diese Eigenschaften sind für Studien relevant, die den möglichen Einsatz von Astat in der gezielten Alpha-Therapie untersuchen.

U. Jena / JOL

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