Die Actiniden-jene chemischen Elementen auf der unteren Zeile des Periodensystems — werden in Anwendungen eingesetzt, angefangen von medizinischen Behandlungen, um die Erforschung des Weltraums Kernenergie die Produktion. Aber die Reinigung des target-element, so kann es verwendet werden, durch Abtrennung der Kontaminanten und andere Elemente, kann schwierig und zeitaufwendig.
Jetzt Forscher des Department of Energy ‚ s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) entwickelt haben, eine neue Trennung-Methode, die wesentlich effizienter als herkömmliche Prozesse, die Tür öffnen, die eine schnellere Entdeckung neuer Elemente, einfacher nuclear fuel reprocessing, und, spannendsten, einen besseren Weg zu erreichen actinium-225, eine vielversprechende therapeutische isotope zur Behandlung von Krebs.
Die Forschung, „Ultra-Selektiven Liganden-Gesteuerte Trennung von Strategischen Actiniden,“ wurde veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Communications. Die Autoren sind Gauthier Deblonde, Abel Ricano, und Rebecca Abergel von Berkeley Lab ‚ s Chemical Sciences Division. „Der vorgeschlagene Ansatz bietet ein Paradigmenwechsel für die Produktion von strategischen Elemente,“ die Autoren schrieb.
„Die von uns vorgeschlagenen Prozess zu sein scheint viel effizienter, als bestehende Prozesse, umfasst weniger Schritte, und kann in wässrigen Umgebungen, und daher erfordert keine aggressiven Chemikalien“, sagt Abergel, führen von Berkeley-Lab-Heavy-Element Chemistry group. „Ich denke, dies ist wirklich wichtig und nützlich für viele Anwendungen.“
Berkeley Lab ist eine von einer Handvoll Institutionen auf der ganzen Welt das Studium der atomaren und chemischen Eigenschaften der schwersten Elemente. Die meisten von Ihnen waren in der Tat entdeckt, Berkeley Lab im letzten Jahrhundert. Abergel hat die Gruppe bisher veröffentlichten Entdeckungen auf berkelium und plutonium und Behandlungen für radioaktive Kontamination.
Abergel darauf hingewiesen, dass Sie die neue Separator-Methode erzielt eine Trennung der Faktoren, die viele Größenordnungen höher als die aktuellen state-of-the-art-Methoden. Der trennfaktor ist ein Maß dafür, wie gut ein element getrennt werden kann, aus einer Mischung. „Je höher der Abscheidegrad, desto weniger Schadstoffe gibt es“, sagte Sie. „Normalerweise, wenn Sie reinigen Sie ein element, das Sie gehen durch den Zyklus viele Male zu reduzieren Verunreinigungen.“
Mit einem höheren Abscheidegrad, weniger Arbeitsschritte und weniger Lösungsmittel benötigt werden, machen den Prozess schneller und kostengünstiger. Zum Beispiel, demonstrierten die Wissenschaftler für eines der drei Systeme, die Sie gereinigt, dass Sie reduzieren könnte den Prozess von der 25 Schritte, um nur zwei Schritten.
Das Berkeley Lab-Forscher demonstrierten Ihre Methode zuerst auf actinium-225, ein Isotop des actinium hat gezeigt, dass sehr viel versprechende radio-therapeutische Anwendungen. Es funktioniert durch das töten von Krebszellen, aber nicht gesunde Zellen, durch gezielte Lieferung.
DOE Isotop Programm arbeitet aktiv an ramp-up der Produktion von actinium-225 gesamten Komplex der nationalen Labor-basierten Beschleunigern. Dieser neue Separator-Methode könnte eine alternative zur chemischen Prozesse, die gegenwärtig in der Entwicklung. „Mit jedem Produktionsprozess, die Sie brauchen, um zu reinigen, die Letzte Isotop,“ Abergel sagte. „Unsere Methode könnte verwendet werden, direkt nach der Herstellung, vor der Verteilung.“
Die beiden anderen Actiniden gereinigt in dieser Studie wurden plutonium und berkelium. Ein Isotop von plutonium, plutonium-238, wird für die Stromerzeugung in den Roboter geschickt, um zu erkunden Mars. Plutonium-Isotope sind auch im Abfall, der an Atomkraftwerke, wo Sie getrennt werden müssen aus der Uran-um zu recyceln, das Uran.
Schließlich, berkelium ist wichtig für die Grundlagenforschung ist die Forschung. Einer seiner Verwendungen ist die als Ziel für die Entdeckung neuer Elemente.
Der Prozess stützt sich auf die beispiellose Fähigkeit von synthetischen Liganden-kleine Moleküle, binden sich Metall-Atome — zu hoch selektive Bindung an metallischen Kationen (positive Ionen) auf der Grundlage der Größe und Ladung des Metalls.
Der nächste Schritt, sagt Abergel, ist zu erforschen, mit dem Prozess auf anderen medizinischen Isotopen. „Basierend auf dem, was wir gesehen haben, diese neue Methode kann wirklich verallgemeinert werden können, solange wir unterschiedliche Gebühren auf die Metalle, die wir wollen, zu trennen,“ sagte Sie. „Eine gute Reinigung-Prozess zur Verfügung, könnte alles einfacher machen in Bezug auf die post-Produktion-Verarbeitung und-Verfügbarkeit.“
Die Studie wurde gefördert durch das DOE-Büro der Wissenschaft. Ricano zuvor war ein Teilnehmer in DOE Science Undergraduate Laboratory Praktikum (SULI) – Programm an der Berkeley-Labor.