Los actínidos, esos elementos químicos en la fila inferior de la tabla periódica, se usan en aplicaciones que van desde tratamientos médicos hasta exploración espacial y producción de energía nuclear. Pero purifican el elemento objetivo para que pueda usarse, separando los contaminantesy otros elementos, pueden ser difíciles y llevar mucho tiempo.
Ahora los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab han desarrollado un nuevo método de separación que es mucho más eficiente que los procesos convencionales, abriendo la puerta a un descubrimiento más rápido de nuevos elementos, un reprocesamiento de combustible nuclear más fácil y, la mayoríatentador, una mejor manera de lograr actinium-225, un prometedor isótopo terapéutico para el tratamiento del cáncer.
La investigación, "Separación impulsada por ligando ultra selectiva de actínidos estratégicos", ha sido publicada en la revista Nature Communications. Los autores son Gauthier Deblonde, Abel Ricano y Rebecca Abergel de la División de Ciencias Químicas de Berkeley Lab. "El enfoque propuestoofrece un cambio de paradigma para la producción de elementos estratégicos ", escribieron los autores.
"Nuestro proceso propuesto parece ser mucho más eficiente que los procesos existentes, implica menos pasos y se puede hacer en ambientes acuosos, y por lo tanto no requiere productos químicos agresivos", dijo Abergel, líder del grupo de Química de Elementos Pesados de Berkeley Lab ".Creo que esto es realmente importante y será útil para muchas aplicaciones ".
Berkeley Lab es una de las pocas instituciones de todo el mundo que estudian las propiedades nucleares y químicas de los elementos más pesados. La mayoría de ellos, de hecho, fueron descubiertos en Berkeley Lab en el siglo pasado. El grupo de Abergel ha publicado descubrimientos sobre el berkelioy plutonio y tratamientos para la contaminación radiactiva.
Abergel señaló que el nuevo método de separación logra factores de separación que son muchos órdenes de magnitud más altos que los métodos actuales de vanguardia. El factor de separación es una medida de qué tan bien se puede separar un elemento de una mezcla ".cuanto mayor es el factor de separación, menos contaminantes hay ", dijo." Por lo general, cuando purifica un elemento, pasará por el ciclo muchas veces para reducir los contaminantes ".
Con un factor de separación más alto, se necesitan menos pasos y menos solventes, lo que hace que el proceso sea más rápido y más rentable. Por ejemplo, los científicos demostraron para uno de los tres sistemas que purificaron que podrían reducir el proceso de 25 pasos asolo dos pasos
Los investigadores de Berkeley Lab demostraron su método primero con actinio-225, un isótopo de actinio que ha demostrado aplicaciones radioterapéuticas muy prometedoras. Funciona al matar las células cancerosas pero no las células sanas, a través del suministro dirigido.
El Programa de Isótopos del DOE está trabajando activamente para aumentar la producción de actinio-225 en todo el complejo de aceleradores nacionales basados en laboratorio. Este nuevo método de separación podría ser una alternativa a los procesos químicos actualmente en desarrollo ". Con cualquier proceso de producción, usted necesitapurifique el isótopo final ", dijo Abergel." Nuestro método podría usarse justo después de la producción, antes de la distribución ".
Los otros dos actínidos purificados en este estudio fueron plutonio y berkelio. Un isótopo de plutonio, plutonio-238, se usa para la generación de energía en los robots que se envían para explorar Marte. Los isótopos de plutonio también están presentes en los desechos generados en las plantas de energía nuclear,donde deben separarse del uranio para reciclar el uranio.
Por último, el berkelio es importante para la investigación científica fundamental. Uno de sus usos es como objetivo para el descubrimiento de nuevos elementos.
El proceso se basa en la capacidad sin precedentes de los ligandos sintéticos, pequeñas moléculas que unen átomos metálicos, para ser altamente selectivos en la unión a cationes metálicos iones positivos en función del tamaño y la carga del metal.
El siguiente paso, dijo Abergel, es explorar el uso del proceso en otros isótopos médicos. "Basado en lo que hemos visto, este nuevo método realmente puede generalizarse, siempre y cuando tengamos diferentes cargas en los metales que queremospor separado ", dijo." Tener un buen proceso de purificación disponible podría facilitar todo en términos de procesamiento y disponibilidad de posproducción "
El estudio fue financiado por la Oficina de Ciencia del DOE. Ricano anteriormente participó en el programa de Pasantías de Laboratorio de Ciencias de Pregrado SULI del DOE en Berkeley Lab.
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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