Khi nhắc đến nguyên tố hiếm, nhiều người nghĩ ngay đến vàng, bạch kim hay các nguyên tố đất hiếm. Tuy nhiên, nếu xét theo lượng tồn tại tự nhiên, danh hiệu nguyên tố hiếm nhất trên Trái Đất thường được dành cho astatin (At) – một nguyên tố phóng xạ cực kỳ hiếm đến mức vào bất kỳ thời điểm nào, toàn bộ lớp vỏ Trái Đất được ước tính chỉ chứa chưa đến khoảng 30 gram astatin tự nhiên.
Ảnh: Wikimedia Commons
Astatin mang số hiệu nguyên tử 85 và thuộc nhóm halogen – cùng họ với flo, clo, brom và iốt. Khác với những "họ hàng" quen thuộc, astatin không có đồng vị bền. Tất cả các đồng vị của nó đều phóng xạ và phân rã khá nhanh. Vì liên tục sinh ra rồi lại biến mất trong chuỗi phân rã của uranium và thorium, astatin không thể tích lũy với số lượng lớn trong tự nhiên.
Ảnh: pmc.ncbi.nlm.nih
Chính sự khan hiếm này khiến astatin trở thành một trong những nguyên tố khó nghiên cứu nhất. Kể từ khi được phát hiện vào năm 1940 bởi các nhà khoa học Dale R. Corson, Kenneth Ross MacKenzie và Emilio Segrè tại Đại học California, Berkeley, chưa ai từng nhìn thấy một mẫu astatin đủ lớn bằng mắt thường. Những nghiên cứu về nguyên tố này chỉ có thể thực hiện với lượng cực nhỏ, đôi khi chỉ gồm vài tỷ nguyên tử – con số nghe có vẻ nhiều nhưng vẫn có khối lượng nhỏ hơn hàng triệu lần một hạt bụi.
Điều thú vị là dù hiếm đến vậy, astatin vẫn có tiềm năng quan trọng trong y học. Đồng vị astatin-211 phát ra hạt alpha có khả năng tiêu diệt tế bào ung thư trong phạm vi rất ngắn, giúp giảm tổn thương đến các mô lành xung quanh. Hiện nay, nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đang thử nghiệm sử dụng astatin-211 trong liệu pháp điều trị nhắm trúng đích đối với một số loại ung thư khó chữa. Mặc dù còn ở giai đoạn phát triển, đây được xem là một hướng đi đầy triển vọng của y học hạt nhân.
Ảnh: Wikimedia Commons
Cần lưu ý rằng, nếu xét tổng lượng nguyên tố từng được tạo ra trong phòng thí nghiệm, một số nguyên tố siêu nặng như oganesson hay tennessine còn hiếm hơn nhiều, vì con người mới chỉ tổng hợp được vài nguyên tử. Tuy nhiên, chúng không tồn tại tự nhiên trên Trái Đất và chỉ xuất hiện trong các thí nghiệm hạt nhân với thời gian sống cực ngắn. Vì vậy, khi nói đến nguyên tố hiếm nhất trong tự nhiên, astatin vẫn là cái tên được nhắc đến nhiều nhất.
Có lẽ điều hấp dẫn nhất về astatin là sự tồn tại "thoắt ẩn thoắt hiện" của nó. Mỗi nguyên tử được sinh ra từ quá trình phân rã phóng xạ lại nhanh chóng biến thành nguyên tố khác trước khi kịp tích tụ. Chính vì vậy, dù Trái Đất đã hơn 4,5 tỷ năm tuổi, lượng astatin tự nhiên trên toàn hành tinh vẫn chỉ tương đương vài chục gram.
