Tự nhiên

Franxi-223 là kết quả của phân rã alpha của actini-227 và có thể tìm thấy ở dạng dấu vết trong các khoáng vật của urani và thori. Trong mẫu đã cho của urani, người ta ước tính chỉ có 1 nguyên tử franxi trong mỗi 1×1018 nguyên tử urani. Những tính toán khác cũng chỉ ra rằng chỉ có tối đa khoảng 30 gam franxi trong lớp vỏ Trái Đất vào bất kỳ thời điểm nào.[39] Điều này làm cho nó trở thành nguyên tố hiếm thứ hai trong lớp vỏ Trái Đất sau astatin.[5][27]

Tổng hợp

Franxi có thể được tổng hợp trong phản ứng hạt nhân 197Au + 18O → 210Fr + 5n. Tiến trình này, do khoa lý Stony Brook thực hiện, sinh ra các đồng vị franxi với khối lượng 209, 210 và 211,[40] và chúng sau đó bị cô lập bởi bẫy từ-quang (MOT).[41] Tốc độ sản sinh một đồng vị cụ thể phụ thuộc vào năng lượng của chùm tia ôxy. Một chùm 18O từ Stony Brook LINAC tạo ra 210Fr khi chiếu vào bảng làm từ vàng theo phản ứng hạt nhân 197Au + 18O → 210Fr + 5n. Sản phẩm cần thời gian để phát triển và hiểu rõ. Điều quan trọng để phương pháp này hiệu quả là mục tiêu vàng phải rất gần với điểm nóng chảy và chắc chắn rằng bề mặt của nó rất sạch. Phản ứng hạt nhân găm các nguyên tử franxi vào sâu bên trong vàng, và chúng phải được loại bỏ một cách có hiệu quả. Các nguyên tử khuếch tán nhanh lên bề mặt vàng và được giải phóng ở dạng các ion; điều này không xảy ra mỗi lần. Các ion franxi được dẫn đường bằng các kính tĩnh điện cho đến khi chúng đến được bề mặt của yttri nóng và trở nên trung hòa. Franxi sau đó được đưa vào một bong bóng thủy tinh. Từ trường và tia laser lạnh và giữ các nguyên tử ở đây. Mặc dù các nguyên tử được giữ trong một bẫy chủ khoảng 20 giây trước khi thoát ra (hay phân rã), các dòng nguyên tử ổn định vẫn tiếp tục sinh ra để bù vào phần bị mất đi nên số nguyên tử trong bẫy vẫn ổn định trong vài phút hoặc lâu hơn. Ban đầu, chỉ có khoảng 1000 nguyên tử franxi được bắt giữ trong thí nghiệm. Tuy nhiên các kỹ thuật đã dần được cải thiện đã có thể giúp bắt giữ hơn 300.000 nguyên tử franxi trung hòa cùng lúc.[2] Mặc dù đây là các nguyên tử "kim loại" trung hòa ("kim loại franxi"), nhưng chúng tồn tại ở trạng thái không kết chặt ở thể khí. Với một lượng đủ franxi được bắt giữ, một camera có thể thu được ánh sáng phát ra từ các nguyên tử khi chúng phát huỳnh quang. Các nguyên tử xuất hiện như một quả cầu 1mm phát sáng và đây là lần đầu tiên các người ta có thể nhìn thấy franxi. Các nhà nghiên cứu hiện có thể thực hiện các phép đo cực kỳ nhạy cảm với ánh sáng phát ra và được hấp thụ bởi các nguyên tử bị bắt giữ, chứng minh các kết quả thí nghiệm đầu tiên về sự chuyển tiếp khác nhau giữa các mức năng lượng của nguyên tử franxi. Công tác đo đạc ban đầu thể hiện sự thống nhất giữa các giá trị trong thí nghiệm và tính toán theo học thuyết lượng tử. Các phương pháp tổng hợp khác bao gồm tấn công radi bằng nơtron, tấn công thori bằng proton, deuteron hay các ion heli.[42] Franxi vẫn chưa tổng hợp đủ để có thể cân được.[5][9][27]