stringtranslate.com

Изотопы кремния

Кремний ( 14 Si) имеет 23 известных изотопа с массовыми числами от 22 до 44. 28 Si (наиболее распространенный изотоп с содержанием 92,23%), 29 Si (4,67%) и 30 Si (3,1%) стабильны. Самый долгоживущий радиоизотоп — 32 Si, который образуется в результате расщепления аргона космическими лучами . Его период полураспада был определен примерно в 150 лет (с энергией распада 0,21 МэВ), и он распадается за счет бета-излучения до 32 P (период полураспада которого составляет 14,27 дней) [1] , а затем до 32 S . После 32 Si 31 Si имеет второй по продолжительности период полураспада - 157,3 минуты. Все остальные имеют период полураспада менее 7 секунд.

Диаграмма, показывающая относительное содержание встречающихся в природе изотопов кремния.

Список изотопов

  1. ^ m Si – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
  4. ^ ab # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.

Кремний-28

Кремний-28, наиболее распространенный изотоп кремния, в сильно обогащенном виде представляет особый интерес для создания квантовых компьютеров , поскольку присутствие 29 Si в образце кремния способствует квантовой декогеренции . [6] Чрезвычайно чистые (>99,9998%) образцы 28 Si могут быть получены путем селективной ионизации и осаждения 28 Si из силанового газа. [7] Из-за чрезвычайно высокой чистоты, которую можно получить таким способом, проект Авогадро стремился разработать новое определение килограмма, создав сферу изотопа диаметром 93,75 мм (3,691 дюйма) и определив точное количество атомов в нем. образец. [8] [9]

Кремний-28 вырабатывается в звездах во время альфа-процесса и процесса горения кислорода и запускает процесс горения кремния в массивных звездах незадолго до того, как они становятся сверхновыми . [10] [11]

Кремний-29

Кремний-29 примечателен как единственный стабильный изотоп кремния с ядерным спином ( I = 1/2). [12] Таким образом, его можно использовать в ядерном магнитном резонансе и исследованиях сверхтонких переходов , например, для изучения свойств так называемого дефекта А-центра в чистом кремнии. [13]

Кремний-34

Кремний-34 — радиоактивный изотоп с периодом полураспада 2,8 секунды. [1] В дополнение к обычной замкнутой оболочке N  = 20, ядро ​​также демонстрирует сильное замыкание оболочки Z  = 14, благодаря чему оно ведет себя как дважды магическое сферическое ядро, за исключением того, что оно также расположено на два протона выше острова инверсии . [14] Кремний-34 имеет необычную «пузырьковую» структуру, в которой распределение протонов менее плотно в центре, чем вблизи поверхности, поскольку 2 s 1/2- орбиталь протона в основном состоянии почти незанята, в отличие от 36 S , где он почти полон. [15] [16] Кремний-34 является одной из известных частиц, испускающих кластерный распад ; он рождается при распаде 242 Cm со степенью ветвления примерно1 × 10 −16 . [17]

Рекомендации

  1. ^ abcdefg Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ «Стандартный атомный вес: кремний». ЦИАВ . 2009.
  3. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  5. ^ аб Кроуфорд, HL; Трипати, В.; Олмонд, Дж. М.; и другие. (2022). «Пересечение N = 28 в сторону линии капель нейтронов: первое измерение периодов полураспада на FRIB». Письма о физических отзывах . 129 (212501): 212501. Бибкод : 2022PhRvL.129u2501C. doi : 10.1103/PhysRevLett.129.212501 . PMID  36461950. S2CID  253600995.
  6. ^ «За пределами шести девяток: сверхобогащенный кремний прокладывает путь к квантовым вычислениям». НИСТ . 11 августа 2014 г.
  7. ^ Дуайер, К.Дж.; Помрой, Дж. М.; Саймонс, Д.С.; Стеффенс, КЛ; Лау, JW (30 августа 2014 г.). «Обогащение 28 Si выше 99,9998% для полупроводниковых квантовых вычислений». Журнал физики D: Прикладная физика . 47 (34): 345105. дои : 10.1088/0022-3727/47/34/345105. ISSN  0022-3727.
  8. ^ Пауэлл, Девин (1 июля 2008 г.). «Созданы самые круглые предметы в мире». Новый учёный . Проверено 16 июня 2015 г.
  9. ^ Китс, Джонатон. «В поисках более идеального килограмма». Проводной . Проверено 16 декабря 2023 г.
  10. ^ Вусли, С.; Янка, Т. (2006). «Физика коллапса ядра сверхновой». Физика природы . 1 (3): 147–154. arXiv : astro-ph/0601261 . Бибкод : 2005NatPh...1..147W. CiteSeerX 10.1.1.336.2176 . дои : 10.1038/nphys172. S2CID  118974639. 
  11. ^ Нарликар, Джаянт В. (1995). От черных облаков к черным дырам. Всемирная научная . п. 94. ИСБН 978-9810220334.
  12. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
  13. ^ Уоткинс, Джорджия; Корбетт, JW (15 февраля 1961 г.). «Дефекты в облученном кремнии. I. Электронно-спиновый резонанс центра Si-A». Физический обзор . 121 (4): 1001–1014. дои : 10.1103/PhysRev.121.1001. ISSN  0031-899X.
  14. ^ Лицэ, Р.; Ротару, Ф.; Борге, MJG; Греви, С.; Негойца, Ф.; Повес, А.; Сорлин, О.; Андреев А.Н.; Борча, Р.; Косташ, К.; Де Витте, Х.; Фрайле, LM; Гринлис, штат Пенсильвания; Хейс, М.; Ионеску, А.; Кисев, С.; Конки, Дж.; Лазарь, И.; Мадурга, М.; Маргинян, Н.; Маргинян, Р.; Михай, К.; Михай, Р.Э.; Негрет, А.; Новацкий, Ф.; Пейдж, РД; Пакаринен, Дж.; Пакнелл, В.; Ракила, П.; Раписарда, Э.; Щербан, А.; Сотти, Колорадо; Стэн, Л.; Станойу, М.; Тенгблад, О.; Туртурикэ, А.; Ван Дуппен, П.; Уорр, Н.; Дессань, доктор философии; Стора, Т.; Борча, К.; Кэлинеску, С.; Даугас, Дж. М.; Филипеску, Д.; Кути, И.; Франчу, С.; Георге, И.; Морфуас, П.; Морель, П.; Мразек, Дж.; Пьетреану, Д.; Солер, Д.; Стефан, И.; Шувайла, Р.; Тома, С.; Ур, Калифорния (11 сентября 2019 г.). «Нормальные конфигурации и конфигурации-нарушители в Si 34, возникшие в результате β-распада Mg 34 и Al 34». Физический обзор C . 100 (3). arXiv : 1908.11626 . дои : 10.1103/PhysRevC.100.034306 .
  15. ^ «Физики нашли атомное ядро ​​с «пузырем» посередине» . 24 октября 2016 г. Проверено 26 декабря 2023 г.
  16. ^ Мучлер, А.; Лемассон, А.; Сорлин, О.; Базен, Д.; Борча, К.; Борча, Р.; Домбради, З.; Эбран, Ж.-П.; Гаде, А.; Ивасаки, Х.; Хан, Э.; Лепайер, А.; Реккья, Ф.; Роджер, Т.; Ротару, Ф.; Солер, Д.; Станойу, М.; Строберг, СР; Тостевин, Дж. А.; Вандебрук, М.; Вайсхаар, Д.; Виммер, К. (февраль 2017 г.). «Пузырь протонной плотности в дважды магическом ядре 34Si». Физика природы . 13 (2): 152–156. arXiv : 1707.03583 . дои : 10.1038/nphys3916.
  17. ^ Бонетти, Р.; Гульельметти, А. (2007). «Кластерная радиоактивность: обзор через двадцать лет» (PDF) . Румынские доклады по физике . 59 : 301–310. Архивировано из оригинала (PDF) 19 сентября 2016 года.

Внешние ссылки