Em um estudo que usou estruturas metal-orgânicas (MOFs) para capturar moléculas radioativas, Os cientistas da UT Dallas ajudaram a determinar como ocorreu a ligação e por que a capacidade de captura de iodo era tão alta. Este porta-amostras permite que o iodo capturado no pó MOF seja medido.

Pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas estão investigando a eficácia de uma "esponja" em nanoescala que pode ajudar a filtrar partículas radioativas perigosas do lixo nuclear.

A captura efetiva desses subprodutos da energia nuclear aumentaria drasticamente os esforços de reciclagem e aumentaria o armazenamento seguro de materiais radioativos, disse o Dr. Yves Chabal, chefe do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia e Ciência da Computação Erik Jonsson.

Os pesquisadores usaram minúsculas estruturas metal-orgânicas, ou MOFs, para prender moléculas radioativas. Eles são compostos de centros de íons metálicos e moléculas orgânicas que unem partes da estrutura. Isso cria um andaime microscópico, ou armadilha, que pode capturar gases específicos e outras moléculas. O trabalho atual se concentrou em testar a capacidade de adsorção de MOFs específicos para remover o iodo radioativo com mais eficiência.

Embora materiais porosos tenham sido usados ​​para capturar moléculas radioativas, a capacidade dos adsorventes existentes permanece insuficiente. Adsorção é o processo pelo qual uma fina camada de moléculas se agarra às superfícies de corpos sólidos ou líquidos - neste caso, as superfícies internas dos MOFs.

"Em uma barra de combustível radioativo gasto, existem vários elementos que decaem em taxas diferentes. O iodo radioativo é um dos principais subprodutos, "disse o Dr. Kui Tan, um cientista pesquisador da UT Dallas e um dos autores do estudo publicado recentemente na revista Nature Communications . "Ao anexar uma molécula contendo nitrogênio aos MOFs, nossos colegas mostraram que podiam capturar essas moléculas radioativas de maneira muito eficiente. "

A energia nuclear é responsável por cerca de 11 por cento da eletricidade mundial, e os pesquisadores estão examinando métodos mais eficientes e menos caros de capturar iodo radioativo e outros subprodutos comuns dos reatores. Alguns MOFs imbuídos de prata funcionam bem em altas temperaturas, mas são caros e difíceis de reciclar.

"A professora Jing Li e sua equipe da Rutgers University projetaram e sintetizaram as armadilhas moleculares MOF, "Tan disse." Eles demonstraram que os MOFs podem ser funcionalizados pela adição de moléculas contendo nitrogênio para formar fortes ligações químicas com iodetos orgânicos, assim prendendo-os nos poros. Mas eles precisavam de ajuda para entender completamente o mecanismo de vinculação. É aqui que nossa equipe e a equipe da Wake Forest entraram. "

Usando espectroscopia para determinar a interação de iodo molecular e iodeto orgânico dentro da rede funcionalizada, Tan e seus colegas descobriram como ocorreu a ligação e por que a capacidade de captura de iodo era tão alta.

Embora a equipe de Rutgers tenha descoberto que as armadilhas moleculares capturaram mais de 340 por cento mais material radioativo do que os adsorventes industriais atuais, as equipes UT Dallas e Wake Forest determinaram por que e como, o que aumenta muito o impacto da obra. Com este conhecimento, há uma base para considerar outros materiais e moléculas para uma ampla gama de aplicações.

"A síntese desses MOFs é escalonável, e eles têm o potencial de serem produzidos em escala industrial, "Tan disse." Nós realmente entendemos melhor como esses processos funcionam, e esperamos que abra a possibilidade de encontrar novas aplicações. "

Tanto Chabal quanto Tan notaram que a colaboração entre Rutgers, A UT Dallas e a Wake Forest University foram cruciais para encontrar este novo método potencial para aprisionar materiais radioativos. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia da Arábia Saudita, e a Universidade Jilin, na China, também contribuíram para o estudo.