Una nueva investigación muestra que uno de los elementos más pesados conocidos puede manipularse en mayor medida de lo que se pensaba anteriormente, allanando el camino para nuevas estrategias para reciclar combustible nuclear y un mejor almacenamiento a largo plazo de elementos radiactivos.
Un equipo internacional de investigadores ha demostrado cómo el curio, elemento 96 en la tabla periódica y uno de los últimos que se puede ver a simple vista, responde a la aplicación de alta presión creada al exprimir una muestra entre dos diamantes.
Dirigido por el profesor Thomas Albrecht-Schmitt de la Universidad Estatal de Florida y colaboradores de la Universidad de Buffalo y de la Universidad de Aquisgrán, el equipo descubrió que el comportamiento de los electrones externos del curio, que influyen en su capacidad para unirse con otros elementos, puede alterarseacortando la distancia entre él y los átomos más ligeros circundantes. Los resultados se publican en la revista Naturaleza .
"Esto no se anticipó porque la química del curio lo hace resistente a este tipo de cambios", dijo Albrecht-Schmitt, profesor de química Gregory R. Choppin en la Universidad Estatal de Florida. "En resumen, es bastante inerte".
Aunque solo ciertos compuestos de curio exhibieron cambios, todavía era interesante para los científicos porque el curio normalmente es completamente resistente a que se alteren sus propiedades.
Además de Albrecht-Schmitt, el estudio fue dirigido por los profesores de química de la Universidad de Buffalo, Jochen Autschbach y Eva Zurek, así como por Manfred Speldrich, investigador de la Universidad de Aachen en Alemania.
El trabajo de Albrecht-Schmitt es parte de la misión general de su laboratorio para comprender mejor los elementos más pesados, o actínidos, en la parte inferior de la tabla periódica. En 2016, recibió $ 10 millones del Departamento de Energía para formar el Centro de Ciencia de Actínidosy Tecnología para enfocarse en acelerar los esfuerzos científicos para limpiar los desechos nucleares.
A pesar de su presencia en la tabla periódica, los elementos más pesados siguen siendo en gran medida un misterio para los científicos, en particular en comparación con los elementos más ligeros como el oxígeno o el nitrógeno ". Es un experimento emocionante que demostró que tenemos un control mucho mayor de la química de estos difícilescontrolar elementos de lo que se pensaba anteriormente ", dijo Albrecht-Schmitt.
"El ión de curio 3+ que estudiamos tiene una capa externa de electrones medio llena que es muy difícil de entablar enlaces químicos", dijo Autschbach, profesor de química Larkin en la Universidad de Buffalo. "Un experimento teórico y experimental integradoEl enfoque mostró que la aplicación de alta presión a un cristal que contiene curio 3+, junto con iones de azufre orgánico y amonio, hace que la capa externa de curio participe en enlaces químicos covalentes con azufre. Este hallazgo puede ayudar a guiar nuevas formas deestudiando el misterioso comportamiento de los depósitos de actínidos químicamente resistentes "
El grupo de Autschbach en la Universidad de Buffalo realizó cálculos que ayudaron a explicar lo que sucedió durante los experimentos de alta presión, revelando detalles sobre cómo se comporta el curio cuando los compuestos que contienen el elemento se aprietan entre diamantes. El equipo de Zurek sentó las bases para estos cálculos mediantedeterminar las estructuras cristalinas de los compuestos a alta presión.
"Los compuestos y materiales químicos bajo presión pueden comportarse de manera completamente diferente a las condiciones atmosféricas, lo que hace que los descubrimientos en la investigación a alta presión sean tan emocionantes", dijo Zurek.
Una mayor comprensión de los elementos más pesados abre la puerta a estrategias adicionales para controlar la separación química utilizada en el reciclaje nuclear y en el diseño de materiales resilientes para el almacenamiento a largo plazo de elementos radiactivos, dijo Albrecht-Schmitt. El equipo de investigación cree que los resultados que lograron se relacionaron conel curio también se traducirá en otros elementos pesados.
El equipo planea seguir este trabajo diseñando experimentos similares para elementos más pesados como el californio y el einsteinio, donde los efectos de la presión podrían ser incluso mayores de lo que han encontrado para el curio.
Esta investigación fue financiada por el Departamento de Energía de EE. UU., Con el apoyo adicional de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Original escrito por Bill Wellock. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Nueva investigación de la luz más antigua confirma la edad del universo
Las primeras imágenes del Orbitador Solar revelan 'fogatas' en el sol
Los científicos proponen un plan para determinar si el Planeta Nueve es un agujero negro primordial
Platón tenía razón: la Tierra está hecha, en promedio, de cubos
Nuevo modelo conecta la física de gotitas respiratorias con la propagación de Covid-19
Los científicos descubren que los volcanes en Venus todavía están activos