Nova molekula težke kovine bi lahko razkrila skrivnosti jedrskih odpadkov
Znanstveniki iz Nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley v ZDA so dosegli pomemben preboj pri preučevanju berkelija, enega najbolj skrivnostnih elementov periodnega sistema. Berkelij, ki so ga prvič sintetizirali leta 1949 po drugi svetovni vojni, je zaradi svoje radioaktivnosti in izjemne nestabilnosti dolgo veljal za upornika med elementi. Zdaj je raziskovalcem uspelo ta redek in težko obvladljiv element povezati z ogljikom v novo molekulo, imenovano “berkelocen”. Ta dosežek odpira vrata do boljšega razumevanja njegovih lastnosti in potencialno tudi obnašanja v jedrskih odpadkih.
Berkelij je izjemno dragocen in redek. Za proizvodnjo enega samega grama te snovi bi morali odšteti kar 27 milijonov ameriških dolarjev, za tokratni poskus pa je zadostovalo zgolj 0,3 miligrama berkelija-249. Kljub majhni količini je delo z njim izredno zahtevno, saj je močno radioaktiven in reagira z zrakom. Le peščica laboratorijev na svetu ima ustrezne pogoje za varno raziskovanje takšnih snovi.
Berkelocen: nova pot do razumevanja aktinidov
Nova molekula, berkelocen, je zgrajena po vzoru ferocena, znanega organokovinskega kompleksa z železom, navaja Science Alert. V tem primeru je namesto železa med dva ogljikova obroča stisnjen ion berkelija. Ta struktura omogoča znanstvenikom, da z naprednimi metodami, kot je ultravijolično–vidna–bližnja infrardeča spektroskopija, podrobneje preučijo elektronsko strukturo berkelija. Rentgenska difrakcija je pokazala, da dva obroča iz ogljika in vodika berkelij trdno držita na mestu, kar nakazuje na prisotnost ionskih vezi namesto močnejših kovalentnih.
“To je prvič, da smo pridobili dokaz za kemično vez med berkelijem in ogljikom,” je pojasnil kemik Stefan Minasian iz laboratorija Berkeley. Po njegovih besedah odkritje prinaša svež pogled na obnašanje berkelija in drugih aktinidov v primerjavi z njihovimi sorodniki v periodnem sistemu. Medtem ko so znanstveniki pričakovali, da se bo berkelij obnašal podobno kot lantanid terbij, so ugotovili, da raje prevzame naboj +4, kar je presenetljiva značilnost.
Pomen za prihodnost jedrske varnosti
Raziskovanje berkelija in drugih težkih aktinidov, kot so uran, torij, neptunij in plutonij, ima dolgo zgodovino. V 60. in 70. letih prejšnjega stoletja so kemiki že uspeli ustvariti podobne organokovinske komplekse, znane kot aktinoceni. Berkelij, ki nosi atomsko številko 97, pa je do zdaj ostajal neukrotljiv. Njegovo povezovanje z ogljikom zdaj odpira možnosti za nadaljnje raziskave, ki bi lahko imele širše posledice.
Eden od ciljev raziskave je razumevanje, kako se ti radioaktivni elementi obnašajo v jedrskih odpadkih. Dolgotrajno shranjevanje in čiščenje takšnih materialov predstavljata velike izzive, saj nestabilni elementi, kot je berkelij, s časom razpadajo in spreminjajo svoje lastnosti. Znanstveniki upajo, da jim bo nova molekula pomagala razviti boljše metode za obvladovanje teh težav. Raziskava, objavljena v reviji Science je pomemben korak k varnejši prihodnosti na področju jedrske tehnologije.
Portal24; Foto: Pixabay/Geralt