stringtranslate.com

Изотопы кремния

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

Диаграмма, показывающая относительное содержание природных изотопов кремния.

Список изотопов


  1. ^ m Si – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) приводится в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ # – Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций от поверхности массы (TMS).
  4. ^ ab # – Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из тенденций соседних нуклидов (TNN).
  5. ^ Способы распада:
  6. ^ Жирный символ как дочерний – Дочерний продукт стабилен.
  7. ^ ( ) значение спина – указывает спин со слабыми аргументами присваивания.

Кремний-28

Кремний-28, наиболее распространенный изотоп кремния, представляет особый интерес для создания квантовых компьютеров , когда он сильно обогащен, 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, которая может быть получена таким образом, проект Авогадро стремился разработать новое определение килограмма , сделав 93,75 мм ( 3,691 дюйма) сферу изотопа и определив точное количество атомов в образце. [8] [9]

Кремний-28 образуется в звездах во время альфа-процесса и процесса горения кислорода , а также управляет процессом 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] Как таковой, он может быть использован в исследованиях ядерного магнитного резонанса и сверхтонких переходов , например, для изучения свойств так называемого дефекта A-центра в чистом кремнии. [13]

Кремний-34

Кремний-34 — радиоактивный изотоп с периодом полураспада 2,8 секунды. [1] В дополнение к обычной закрытой оболочке N  = 20, ядро ​​также показывает сильную закрытость оболочки Z  = 14, что делает его похожим на дважды магическое сферическое ядро, за исключением того, что оно также расположено на два протона выше острова инверсии . [14] Кремний-34 имеет необычную «пузырьковую» структуру, где распределение протонов менее плотное в центре, чем вблизи поверхности, так как протонная орбиталь 2 s 1/2 почти не занята в основном состоянии, в отличие от 36 S , где она почти заполнена. [15] [16] Кремний-34 — одна из известных частиц излучения кластерного распада ; он образуется при распаде 242 Cm с отношением ветвления приблизительно1 × 10 −16 . [17]

Ссылки

  1. ^ abcdefg Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "Оценка ядерных свойств NUBASE2020" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Стандартные атомные веса: кремний". CIAAW . 2009.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Ван, Мэн; Хуан, ВДж; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки*». Chinese Physics C. 45 ( 3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  5. ^ ab Crawford, HL; Tripathi, V.; Allmond, JM; et al. (2022). «Пересечение N = 28 в направлении нейтронной границы: первое измерение периодов полураспада в FRIB». Physical Review Letters . 129 (212501): 212501. Bibcode :2022PhRvL.129u2501C. doi : 10.1103/PhysRevLett.129.212501 . PMID  36461950. S2CID  253600995.
  6. ^ «За пределами шести девяток: сверхобогащенный кремний прокладывает путь к квантовым вычислениям». NIST . 2014-08-11.
  7. ^ Дуайер, К. Дж.; Померой, Дж. М.; Саймонс, Д. С.; Стеффенс, К. Л.; Лау, Дж. В. (30 августа 2014 г.). «Обогащение 28 Si свыше 99,9998 % для полупроводниковых квантовых вычислений». Журнал физики D: Прикладная физика . 47 (34): 345105. doi :10.1088/0022-3727/47/34/345105. ISSN  0022-3727.
  8. ^ Powell, Devin (1 июля 2008 г.). «Самые круглые объекты в мире созданы». New Scientist . Получено 16 июня 2015 г.
  9. ^ Китс, Джонатан. «Поиск более совершенного килограмма». Wired . Том 19, № 10. Получено 16 декабря 2023 г.
  10. ^ Вусли, С.; Янка, Т. (2006). «Физика коллапса ядра сверхновых». Nature Physics . 1 (3): 147–154. arXiv : astro-ph/0601261 . Bibcode : 2005NatPh...1..147W. CiteSeerX 10.1.1.336.2176 . doi : 10.1038/nphys172. S2CID  118974639. 
  11. ^ Нарликар, Джайант В. (1995). От черных облаков к черным дырам. World Scientific . стр. 94. ISBN 978-9810220334.
  12. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
  13. ^ Уоткинс, ГД; Корбетт, ДжВ (1961-02-15). «Дефекты в облученном кремнии. I. Электронный спиновый резонанс центра Si-A». Physical Review . 121 (4): 1001–1014. Bibcode : 1961PhRv..121.1001W. doi : 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): 034306. arXiv : 1908.11626 . doi : 10.1103/PhysRevC.100.034306 .
  15. ^ "Физики обнаружили атомное ядро ​​с "пузырем" в середине". 24 октября 2016 г. Получено 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.; Вайсшаар, Д.; Виммер, К. (февраль 2017 г.). «Пузырь протонной плотности в дважды магическом ядре 34Si». Физика природы . 13 (2): 152–156. arXiv : 1707.03583 . doi :10.1038/nphys3916.
  17. ^ Бонетти, Р.; Гульельметти, А. (2007). «Кластерная радиоактивность: обзор спустя двадцать лет» (PDF) . Romanian Reports in Physics . 59 : 301–310. Архивировано из оригинала (PDF) 19 сентября 2016 г.

Внешние ссылки