Ερευνητές χρησιμοποιούν φωτόνια για να διαχωρίσουν τα μεταλλικά ιόντα

Ερευνητές χρησιμοποιούν φωτόνια για να διαχωρίσουν τα μεταλλικά ιόντα.

Μια ερευνητική ομάδα από το πανεπιστήμιο της Φλώριδας (Florida State University) χρησιμοποιεί μια απλή, άμεσα διαθέσιμη πηγή ενέργειας για να διαχωρίσει τα μεταλλικά ιόντα. Μια διαδικασία που θα μπορούσε να βοηθήσει στον καθαρισμό του νερού ή ακόμα και στην ανακύκλωση των πυρηνικών αποβλήτων.

Ο Επίκουρος Καθηγητής Χημείας και Βιοχημείας Kenneth Hanson και ο ερευνητής Sahan Salpage περιέγραψαν τη στρατηγική τους στο Chemical Communications.

Ο Hanson ανέφερε: «Xρησιμοποιήσαμε το φως για να διαχωρίσουμε πράγματα που είναι δύσκολο να καθαριστούν με άλλα μέσα».

Ο Hanson και η ομάδα του συνεργάστηκε με τον καθηγητή χημείας Thomas Albrecht-Schmitt, ο οποίος διευθύνει το Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογίας στο πανεπιστήμιο της Φλώριδας (Center for Actinide Science and Technology). Η αποστολή του κέντρου είναι να αναπτύξει τεχνολογίες που θα βοηθήσουν στην επιτάχυνση της εκκαθάρισης των πυρηνικών αποβλήτων από χώρους παραγωγής όπλων του ψυχρού πολέμου ή πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Ο Hanson και ο Salpage άρχισαν να εξετάζουν τρόπους με τους οποίους το φως μπορεί να διαδραματίσει κάποιο ρόλο στο διαχωρισμό των μεταλλικών ιόντων. Τα μεταλλικά ιόντα περιλαμβάνουν μερικά από τα πιο γνωστά χημικά στοιχεία, όπως το κάλιο, το ασβέστιο και ο σίδηρος. Περιλαμβάνουν επίσης τα βαρέα μέταλλα που περιέχουν ραδιενεργά στοιχεία όπως το americium και το curium.

Ο διαχωρισμός αυτών των στοιχείων μπορεί να είναι μια δύσκολη και δαπανηρή διαδικασία. Αλλά, πρόκειται για ένα σημαντικό βήμα στην επεξεργασία και την ανακύκλωση των ραδιενεργών υλικών ή στον καθαρισμό νερού που έχει μολύνσεις από βαρέα μέταλλα όπως το μόλυβδο.

Η ομάδα είιναι σίγουρη ότι τα φωτόνια θα μπορούσαν να κάνουν αυτή τη διαδικασία διαχωρισμού ευκολότερη, πιο πράσινη και φθηνότερη.

Οι Hanson και Salpage άρχισαν να πειραματίζονται γύρω από τα ιόντα σιδήρου και του ρουθηνίου με έναν οργανικό χηλικό παράγοντα που δεσμεύεται στο μέταλλο. Όταν υπέβαλαν τις ενώσεις σε συγκεκριμένα ανοιχτόχρωμα χρώματα για το ρουθήνιο και κόκκινο για τα ηλεκτρόνια του σιδήρου μεταφέρθηκαν από το μέταλλο στο οργανικό περιβάλλον, αλλάζοντας τις ιδιότητές τους. Οι διαφορές τους στις ιδιότητες μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τον διαχωρισμό των μεταλλικών ιόντων.

Για τη μελέτη αυτή, ο Hanson και ο Salpage επικεντρώθηκαν στις ενώσεις σιδήρου και ρουθηνίου, ώστε να αναπτύξουν και να βελτιώσουν την τεχνική. Στο μέλλον, ο τελικός στόχος είναι να διαχωριστούν οι ραδιενεργές ενώσεις που περιλαμβάνουν βαρύτερα στοιχεία όπως το americium και το curium.

«Αυτή είναι μια νέα στρατηγική», δήλωσε ο Salpage. «Θα μπορούσε να ανοίξει ένα ολόκληρο τομέα στη χημείας που σχετίζεται με το διαχωρισμό των μεταλλικών ιόντων. Ωστόσο το πιο ελπιδοφόρο στοιχείο της υπόθεσης είναι πως η παρούσα τεχνική μπορεί να εξελιχθεί και να βελτιστοποιηθεί περαιτέρω, κάνοντας την ακόμη πιο αποτελεσματική».