Os actinídeos - aqueles elementos químicos na linha inferior da tabela periódica - são usados ​​em aplicações que variam de tratamentos médicos a exploração espacial e produção de energia nuclear. Mas purificar o elemento de destino para que possa ser usado, separando contaminantes e outros elementos, pode ser difícil e demorado.

Agora, os pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) desenvolveram um novo método de separação que é muito mais eficiente do que os processos convencionais, abrindo a porta para a descoberta mais rápida de novos elementos, reprocessamento de combustível nuclear mais fácil, e, mais tentador, uma maneira melhor de obter actínio-225, um isótopo terapêutico promissor para o tratamento do câncer.

A pesquisa, "Ultra-Selective Ligand-Driven Separation of Strategic Actinides, "foi publicado no jornal Nature Communications . Os autores são Gauthier Deblonde, Abel Ricano, e Rebecca Abergel da Divisão de Ciências Químicas do Berkeley Lab. “A abordagem proposta oferece uma mudança de paradigma para a produção de elementos estratégicos, "escreveram os autores.

"Nosso processo proposto parece ser muito mais eficiente do que os processos existentes, envolve menos etapas, e pode ser feito em ambientes aquosos, e, portanto, não requer produtos químicos agressivos, "disse Abergel, líder do grupo de Química de Elementos Pesados ​​do Berkeley Lab. "Acho que isso é realmente importante e será útil para muitas aplicações."

O Berkeley Lab é uma das poucas instituições em todo o mundo que estuda as propriedades nucleares e químicas dos elementos mais pesados. A maioria deles eram, na verdade, descoberto no Berkeley Lab no século passado. O grupo de Abergel publicou anteriormente descobertas sobre berquélio e plutônio e tratamentos para contaminação radioativa.

Abergel observou que o novo método de separação atinge fatores de separação que são muitas ordens de magnitude maiores do que os métodos atuais de última geração. O fator de separação é uma medida de quão bem um elemento pode ser separado de uma mistura. "Quanto maior o fator de separação, quanto menos contaminantes houver, "ela disse." Normalmente, quando você purifica um elemento, você passa pelo ciclo muitas vezes para reduzir os contaminantes. "

Com um fator de separação mais alto, menos etapas e menos solventes são necessários, tornando o processo mais rápido e econômico. Por exemplo, os cientistas demonstraram para um dos três sistemas que purificaram que poderiam reduzir o processo de 25 etapas para apenas duas etapas.

Os pesquisadores do Berkeley Lab demonstraram seu método primeiro em actinium-225, um isótopo de actínio que mostrou aplicações radioterapêuticas muito promissoras. Ele age matando as células cancerosas, mas não as células saudáveis, por meio de entrega direcionada.

O Programa de isótopos do DOE está trabalhando ativamente no aumento da produção de actínio-225 em todo o complexo de aceleradores baseados em laboratórios nacionais. Este novo método de separação pode ser uma alternativa aos processos químicos atualmente em desenvolvimento. "Com qualquer processo de produção, você precisa purificar o isótopo final, "Abergel disse." Nosso método pode ser usado logo após a produção, antes da distribuição. "

Os dois outros actinídeos purificados neste estudo foram plutônio e berquélio. Um isótopo de plutônio, plutônio-238, é usado para geração de energia em robôs enviados para explorar Marte. Isótopos de plutônio também estão presentes em resíduos gerados em usinas nucleares, onde eles devem ser separados do urânio para reciclar o urânio.

Por último, o berquélio é importante para a pesquisa científica fundamental. Um de seus usos é como alvo para descoberta de novos elementos.

O processo depende da capacidade sem precedentes de ligantes sintéticos - pequenas moléculas que ligam átomos de metal - de serem altamente seletivos na ligação a cátions metálicos (íons positivos) com base no tamanho e na carga do metal.

O próximo passo, disse Abergel, é explorar o uso do processo em outros isótopos médicos. "Com base no que vimos, este novo método pode realmente ser generalizado, contanto que tenhamos cargas diferentes nos metais que queremos separar, "ela disse." Ter um bom processo de purificação disponível pode tornar tudo mais fácil em termos de processamento de pós-produção e disponibilidade. "