伯克利實(shí)驗(yàn)室是世界上少數(shù)幾個(gè)研究最重元素的核和化學(xué)特性的機(jī)構(gòu)之一

act系元素 - 元素周期表底行的那些化學(xué)元素 - 用于從醫(yī)學(xué)治療到太空探索到核能生產(chǎn)的各種應(yīng)用。但是，通過(guò)分離污染物和其他元素來(lái)凈化目標(biāo)元素以便可以使用，這可能是困難且耗時(shí)的。

現(xiàn)在能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的分離方法，它比傳統(tǒng)工藝更有效率，為更快地發(fā)現(xiàn)新元素，更容易核燃料再加工以及最誘人的，一種更好的方法來(lái)獲得actinium-225，一種用于癌癥治療的有希望的治療同位素。

研究“戰(zhàn)略Act系元素的超選擇性配體驅(qū)動(dòng)分離”已發(fā)表在Nature Communications雜志上。作者是Berkeley Lab化學(xué)科學(xué)部的Gauthier Deblonde，Abel Ricano和Rebecca Abergel。“提出的方法為戰(zhàn)略要素的制作提供了范式轉(zhuǎn)換，”作者寫道。

“我們提出的工藝似乎比現(xiàn)有工藝更有效，步驟更少，可以在水性環(huán)境中完成，因此不需要刺激性化學(xué)品，”伯克利實(shí)驗(yàn)室重元素化學(xué)組負(fù)責(zé)人Abergel說(shuō)。“我認(rèn)為這非常重要，對(duì)許多應(yīng)用程序都很有用。”

伯克利實(shí)驗(yàn)室是世界上少數(shù)幾個(gè)研究最重元素的核和化學(xué)特性的機(jī)構(gòu)之一。事實(shí)上，他們中的大多數(shù)都是在上個(gè)世紀(jì)的伯克利實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的。Abergel的小組之前已經(jīng)發(fā)表了關(guān)于berkelium和钚以及放射性污染治療的發(fā)現(xiàn)。

Abergel指出，新的分離方法實(shí)現(xiàn)的分離因子比目前最先進(jìn)的方法高出許多個(gè)數(shù)量級(jí)。分離因子是元素與混合物分離的程度的量度。“分離因子越高，污染物越少，”她說(shuō)。“通常，當(dāng)您凈化一種元素時(shí)，您將經(jīng)歷多次循環(huán)以減少污染物。”

具有更高的分離系數(shù)，需要更少的步驟和更少的溶劑，使得該過(guò)程更快且更具成本效益。例如，科學(xué)家們證明了三種系統(tǒng)中的一種，它們可以將過(guò)程從25步減少到僅僅兩步。

伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究人員首先在act-225上展示了他們的方法，act-225是一種同位素，具有非常有前途的放射治療應(yīng)用。它通過(guò)靶向遞送殺死癌細(xì)胞但不殺死健康細(xì)胞。

美國(guó)能源部的同位素計(jì)劃正在積極致力于在整個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室加速器的復(fù)合體中增加act-225的生產(chǎn)。這種新的分離方法可以替代目前正在開發(fā)的化學(xué)過(guò)程。“任何生產(chǎn)過(guò)程都需要凈化最終的同位素，”Abergel說(shuō)。“我們的方法可以在生產(chǎn)之后立即使用，然后再分發(fā)。”

在該研究中純化的另外兩種act系元素是钚和berkelium。钚的同位素钚-238用于發(fā)送探測(cè)火星的機(jī)器人發(fā)電。钚同位素也存在于核電廠產(chǎn)生的廢物中，在那里它們必須從鈾中分離出來(lái)才能回收鈾。

最后，berkelium對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)研究很重要。其中一個(gè)用途是作為發(fā)現(xiàn)新元素的目標(biāo)。

該方法依賴于合成配體(結(jié)合金屬原子的小分子)的前所未有的能力，基于金屬的尺寸和電荷，其與金屬陽(yáng)離子(正離子)的結(jié)合具有高選擇性。

Abergel說(shuō)，下一步是探索在其他醫(yī)用同位素上使用該過(guò)程。“基于我們所看到的，這種新方法可以真正推廣，只要我們對(duì)要分離的金屬收取不同的費(fèi)用，”她說(shuō)。“提供良好的純化工藝可以使后期制作加工和可用性變得更加容易。”