Astát objavil v roku 1940 Dale Corson s jeho kolegami tak, že alfa časticami bombardoval bizmut. Najstabilnejší izotop tohto prvku má polčas rozpadu len 8,1 hod.

V roku 1964 študoval McLaughlin 70 ng vzorky umelo vytvorených rádioaktívnych izotopov astátu a bol prvý, kto pozoroval dve spektrálne čiary v ultrafialovej oblasti.

Odvtedy vedci nezistili žiadne ďalšie údaje o atómovom spektre astátu. Až doteraz.

Medzinárodný tím vedcov zmeral v CERNe po prvýkrát ionizačný potenciál astátu. Výsledok výskumu vyplní medzeru v Mendelejevovej periodickej tabuľke prvkov, keďže astát bol posledný prvok, ktorý ešte môžeme nájsť v prírode a pritom sme doteraz nepoznali túto jeho základnú vlastnosť.

V prírode je zriedkavý

Dôvodom bolo, že v prírode sa vyskytuje len veľmi zriedkavo. Nemá stabilný izotop a v zemskej kôre sa vyskytuje len v stopových množstvách ako produkt rádioaktívnej premeny uránu a tória.  

Ionizačný potenciál prvku predstavuje energiu, ktorá je potrebná na odstránenie jedného elektrónu z atómu, čím vzniká ión. Meranie ionizačného potenciálu sa vzťahuje na chemickú reaktivitu prvku a nepriamo aj na stabilitu chemických väzieb v zlúčeninách.

„Žiadny z mnohých izotopov s krátkym polčasom rozpadu, využívaných v medicíne sa nevyskytuje v prírode. Musia vzniknúť umelo jadrovými reakciami,“ vysvetľuje účastník výskumu Bruce Marsh z CERNu.

„Možné medicínske izotopy astátu nie sú v tomto ohľade tak rozdielne. Čo robí astát výnimočným, je jeho nedostatok v prírode. To je dôvod, prečo zmeranie jednej zo základných vlastností je významným úspechom,“ dodáva.

Liečba rakoviny

Pritom jeho vlastnosti z neho robia ideálny prostriedok pri liečbe rakoviny.

„Astát je obzvlášť dôležitý, keďže jeho izotopy sú zaujímavým kandidátom na tvorbu rádiofarmaka pre liečbu rakoviny cielenou terapiou alfa časticami,“ tvrdí profesor Andrei Andreyev z Univerzity v Yorku, ktorý bol tiež súčasťou výskumného tímu.

Takáto terapia má niekoľko špecifických výhod. Alfa častice deponujú v látkovom prostredí veľké množstvo energie na malej dĺžke, ktorá je porovnateľná z veľkosťou rakovinovej bunky.

Na rozdiel od gamma žiarenia, voči ktorému sú rakovinové bunky pomerne imúnne, jediný alfa rozpad vo vnútri bunky je dostatočný na jej zničenie. Preto stačia minimálne množstvá rádiofarmaka.

Andreyev hovorí, že výskum poslúži aj pre teórie, ktoré predpovedajú atómové a chemické vlastnosti super-ťažkých prvkov. Obzvlášť vyzdvihol nedávno objavený Ununseptium s protónovým číslo 117, ktorý je homológ astátu.

ISOLDE

Vedci zmerali v CERNe ionizačný potenciál astátu pomocou zariadenia ISOLDE, kde protóny s energiou 1,4 GeV bombardujú masívny uránový terč, čo produkuje širokú paletu jadier rôznych chemických prvkov a ich izotopov.

Vplyvom vysokej teploty jadrá difundujú dovnútra kovovej dutiny. Laserové žiarenie následne selektívne ionizuje neutrálne atómy konkrétneho chemického prvku.

Vzniknuté kladné ióny sú extrahované a urýchlené elektrickým poľom a následne hmotnostne separované systémom magnetických polí. Výsledkom je izotopicky čistý zväzok iónov, ktoré sú privedené do detekčnej aparatúry.

Aplikáciou tejto techniky bola zmeraná hodnota ionizačného potenciálu astátu 9,31751 eV.

Štúdia s výsledkami experimentu vyšla aj v prestížnom časopise Nature Communication.

Slovenská účasť

Výskum je zaujímavý aj z pohľadu Slovenska, keďže súčasťou experimentálneho tímu boli aj Martin Venhart z Fyzikálneho ústavu Slovenskej akadémie vied a Stanislav Antalic z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského.

„Tento výsledok má ďalekosiahly vplyv aj na iné odbory. Navyše, prináša veľké zviditeľnenie slovenskej vedy,“ povedal Venhart pre denník SME.

Úspech výskumu by mohol posmeliť vedcov aj v ďalších výskumných centrách pre nukleárnu fyziku - vo francúzskom GANILe a v ruskom JINRe, kde nedávno začali s podobnými projektmi.