由于精确的质量分馏线是“微小非质量分馏”研究最重要的基本参数,如要进一步推广“微小非质量分馏”的工作,必须要有大量的精确的质量分馏线。自然界氧同位素交换反应的数目是一个天文数字,为每一个交换反应提供质量分馏线位置,将是一个工作量无比巨大的、几乎不可能的事情。

  中科院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室博士研究生曹晓斌及其导师刘耘研究员,在国家自然科学面上基金的支持下,最近解决了这一问题。他们的工作立足于解决所有氧同位素质量分馏线位置的问题,而非仅仅提供几个重要交换反应的质量分馏线,因而具有重要学术意义。

  他们推导了一个新的质量分馏线计算公式,在这个公式中,他们首次定义了一个新的概念“k”(kappa)。每个化合物都有一个特定的k值,计算任意交换反应的质量分馏线位置时,只要比较反应中的两个化合物的k值以及它们的氧-18分馏的Beta值即可,而后者已经大量存在于各种文献中。使用k值的重要原因,不仅是使用它可以方便地保存和显示数目庞大的质量分馏线数据,而且还因为具有相似化学官能团的化合物都有几乎完全相同的k值,因此,只需确定少数k值就可以获得几乎所有化合物的k值数据库。比如,所有碳酸盐矿物的k值差别在0.0004以内,因而可以使用一个平均的k值,代替所有碳酸盐矿物的k值;硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐矿物等,均有相似的情况,这使得计算或估计质量分馏线的工作变得简单。在该文中,曹晓斌和刘耘提供了常见化合物的k值,并讨论了k值的变化趋势与特性,还以几个重要氧同位素交换反应为例,显示了如何利用k值计算出质量分馏线精确位置。研究者们可以利用其方法,方便地计算出所需要的各种质量分馏线位置,这类计算的精度至少达到小数点后第3位(如0.5xx),完全满足目前“氧同位素微小非质量分馏”领域的需要。