现在，元素周期表共列出了118种元素，这些元素按笔直的“族”（性质类似）和水平的“周期”（原子序数从左至右递加）进行摆放。其间，

  在某些元素尚未被发现之前，这张周期表就已成功猜测了它们的质量、密度、与其他元素的成键方法，以及许多其他性质。但是，对坐落元素周期表的底部的那些最重的元素，传统的猜测规则便或许不再适用。

  长期以来，研讨质子数极多的元素——比方锕系元素和超重元素（原子序数103）——的化学性质，一向是极具应战的使命。巨大的试验应战使得科学家一向无法直接辨认这些原子所生成的任何分子品种。

  最近，在一项新发表于《天然》的研讨中，劳伦斯伯克利国家试验室的研讨人员使用88英寸回旋加快器，开发了一套新的技能，组成并直接辨认出含有锕（原子序数89）的分子和含有锘（原子序数102）的分子。

  在这项研讨中，研讨人员用88英寸回旋加快器加快一束钙同位素（⁴⁸Ca），别离炮击铥（¹⁶⁹Tm）靶与铅（²⁰⁸Pb）靶。随后，再使用伯克利气体别离器，将发生的锕系离子、未反响的束流资料，以及反响副产物别离开来，之后再将锕系离子送入FIONA光谱仪进行丈量。

  研讨人员组成了含有锕（Ac）和锘（No）的分子，这两种元素别离坐落锕系元素序列的两个极点。（图/Kent Leech / Berkeley Lab）

  在FIONA光谱仪中，锕系离子会被引进一个充溢氦气（He）的气体捕集器。在这里，离子与氦气相互作用，并被还原为二价电荷态。由于气体捕集器中残留了十分微量的水蒸气（H₂O）和氮气（N₂），这使得二价锕系离子得以与这些残留的杂质结合，构成配位化合物。

  一旦这些锕系分子构成，研讨人员便将其转移到一个射频四极冷却-聚束离子阱中。这一设备可在最长50毫秒内将离子束缚住，在此期间，离子继续与氦气发生磕碰，直至终究到达热平衡。待其完结冷却后，这些分子被FIONA的质谱仪从头加快，并根据其质荷比进行辨认。

  曩昔，科学家曾共同以为，试验设备中对气体的严厉净化会使残留的水与氮微乎其微。但新的试验标明，FIONA设备中残留的极微量的氮气与水，就足以让反响发生。

  FIONA设备的功能远超以往的同类仪器，不只速度更快，灵敏度也更高，这关于研讨重元素和超重元素的化学性质至关重要。研讨人员指出，这些含有很多质子的元素不只制备极端困难，并且衰变速度很快。

  曩昔的试验只能丈量含超重元素分子衰变时发生的次级粒子，而无法确认其开始的化学品种。大多数试验效果只能给出一系列或许的分子，并且是根据对已知元素的行为进行假定而估测得出的。现在，新方法初次经过直接丈量分子的质量来加以判定，然后不再依靠这些假定。

  这一效果为下一代的“每次1个原子的化学”（one-atom-at-a-time chemistry）打开了大门。它让科学家可以真实去研讨超重元素的化学，并诘问它们是否在元素周期表上处于正确的方位。

  除了加深咱们对重元素与超重元素的了解之外，这项研讨还有望在医疗用放射性同位素中发挥作用。例如，²²⁵Ac（锕-225）在医治特定转移性癌症方面就展现出巨大潜力，但由于制备难度大、产值极低，严峻约束了临床试验和医治的展开。研讨人员表明，若可以更好地了解这类放射性元素的化学性质，未来就或许更高效地制备出所需的特定分子。