Uma equipe de pesquisadores usando a instalação de física nuclear ISOLDE no CERN mediu pela primeira vez a chamada afinidade eletrônica do elemento químico astato, o elemento mais raro que ocorre naturalmente na Terra. O resultado, descrito em um artigo publicado recentemente em Nature Communications , é importante para a pesquisa fundamental e aplicada. Além de dar acesso a propriedades até então desconhecidas deste elemento e permitir que modelos teóricos sejam testados, a descoberta é de interesse prático porque o astatine é um candidato promissor para a criação de compostos químicos para o tratamento do câncer por alfa-terapia direcionada.

A afinidade do elétron é a energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro na fase gasosa para formar um íon negativo. É uma das propriedades mais fundamentais de um elemento químico. Junto com a energia de ionização, a energia necessária para remover um elétron do átomo, define vários outros traços de um elemento, como sua eletronegatividade - a capacidade do elemento de atrair elétrons compartilhados em ligações químicas entre átomos.

Embora o astatine tenha sido descoberto na década de 1940, o conhecimento de suas propriedades baseou-se principalmente em cálculos teóricos ou na extrapolação das propriedades de seus parentes na tabela periódica; astatine é um membro da família dos halogênios, que inclui cloro e iodo. Isso ocorre porque o astato é escasso na Terra, e as pequenas quantidades do elemento que podem ser produzidas em laboratório impedem o uso de técnicas tradicionais para medir suas propriedades. Uma exceção notável foi uma medição anterior no ISOLDE da energia de ionização do elemento.

No novo estudo ISOLDE, Os átomos de astatina foram produzidos pela primeira vez junto com outros átomos, disparando um feixe de prótons de alta energia do Booster Síncrotron de Prótons em um alvo de tório. Os átomos de astatina foram então ionizados negativamente, e íons do isótopo ²¹¹ Em foram extraídos e enviados para um dispositivo de medição especial no qual a luz laser de energia sintonizável brilhou sobre os íons para medir a energia necessária para extrair o elétron extra do ²¹¹ Um íon e transformar o íon em um átomo neutro.

A partir desta medição, os pesquisadores do ISOLDE obtiveram um valor de 2,415 78 eV para a afinidade eletrônica do astato. Este valor, que concorda com o valor que os autores derivaram usando cálculos teóricos de última geração, indica que a afinidade eletrônica de astatine é a mais baixa de todos os halogênios, mas ainda assim é maior do que a de quaisquer outros elementos fora da família dos halogênios que foram medidos até agora.

Se isso não bastasse, os pesquisadores passaram a usar a afinidade eletrônica derivada e a medição anterior da energia de ionização para determinar várias outras propriedades do astato, como sua eletronegatividade.

Essas propriedades são relevantes para estudos que investiguem o possível uso de ²¹¹ Em compostos na terapia alfa direcionada, um tratamento que fornece radiação alfa às células cancerosas. Astatine ²¹¹ At é uma fonte ideal de radiação alfa, mas a maioria das ²¹¹ Em compostos sob investigação sofrem com a rápida liberação de ²¹¹ Em íons negativos, o que pode danificar as células saudáveis ​​antes que os compostos atinjam as células cancerosas.

"Nossos resultados podem ser usados ​​para melhorar nosso conhecimento sobre esta reação de liberação e a estabilidade do ²¹¹ Em compostos sendo considerados para terapia alfa direcionada, "diz o autor principal do estudo David Leimbach." Além disso, nossas descobertas abrem caminho para medições da afinidade eletrônica de elementos mais pesados ​​do que astatino, potencialmente dos elementos superpesados, que são produzidos um átomo de cada vez. "

"Com o presente resultado, concluímos um esforço de pesquisa de 10 anos no ISOLDE para determinar as propriedades fundamentais do astato, a energia de ionização e a afinidade eletrônica, que juntos finalmente nos permitiram derivar a eletronegatividade de astato, "acrescenta Sebastian Rothe, autor principal do estudo ISOLDE anterior.